赤铁矿阴离子反浮选体系药剂作用机理与抑制剂研究

摘要

近年来，赤铁矿选矿技术发展很快，以阴离子反浮选为核心的联合流程已经成为赤铁矿选矿的主流。但对阴离子反浮选体系中药剂作用机理的研究还不够完善，同时该工艺中使用的铁矿物抑制剂玉米淀粉还存在着明显的缺点，如配制复杂，须在85℃温度热水中配置，因而能耗高，以及对细颗粒抑制效果差造成尾矿品位偏高等。因而开展阴离子反浮选体系中药剂作用机理和铁矿物抑制剂的优化研究，对于完善阴离子反浮选工艺，提高工艺指标具有重要意义。
　　本文研究了油酸钠体系中几种抑制剂在矿物表面的作用机理以及对赤铁矿和石英浮选行为的影响规律，系统考察了赤铁矿和石英的可浮性、抑制剂对赤铁矿浮选行为的影响、Ca2+对矿物可浮性的影响、抑制剂对Ca2+作用后矿物可浮性的影响规律，利用动电位测定和红外光谱检测结果分析了抑制剂的作用机理，探讨了淀粉类抑制剂的絮凝特性和抑制特性之间的关系。
　　本论文对玉米淀粉、1#淀粉、糯玉米淀粉、糊精、磷酸酯化淀粉五种淀粉类铁矿物抑制剂进行了比较与分析。浮选试验结果表明:针对人工混合矿，浮选赤铁矿的回收率在95％时，精矿品位由高到低的次序为:糊精、玉米淀粉、糯玉米淀粉、1#淀粉和磷酸酯化淀粉。实际矿石浮选精矿的回收率在91.5％时，精矿品位由高到低的次序为:糊精、玉米淀粉、糯玉米淀粉、1#淀粉和磷酸酯化淀粉。人工混合矿和实际矿石的浮选结果一致。在赤铁矿和石英的分选过程中，淀粉是一种非选择性絮凝剂，絮凝作用主要是氢键作用引起的，絮凝作用越好选择性越差。
　　新型抑制剂1#淀粉在保持良好指标的分选前提下，具有在常温下用冷水配制成稳定溶液的优点。研究采用一次粗选一次精选三次扫选的阴离子反浮选工艺。玉米淀粉作抑制剂时，通过试验得到适宜的分选条件为:捕收剂油酸钠用量150g/t，活化剂氧化钙用量500g/t，抑制剂玉米淀粉用量800g/t，矿浆温度35℃，矿浆pH值11.75。1#淀粉作为新型抑制剂的适宜分选条件为:捕收剂油酸钠用量150g/t，活化剂氧化钙用量600g/t，新型抑制剂用量600g/t，矿浆温度35℃，矿浆pH值11.75。
　　玉米淀粉作为抑制剂在其最适宜的条件下，获得的精矿品位为64.26％，金属回收率88.43％，尾矿品位17.74％。新型抑制剂1#淀粉在其最适宜的条件下，获得的精矿品位为63.53％，回收率89.15％，尾矿品位16.78％。新型抑制剂1#淀粉与玉米淀粉作为抑制剂的分选效果接近，但新型抑制剂可以用冷水配制成稳定的溶液。
　　研究表明: pH值在10到12.5的区间内，各类淀粉对赤铁矿都有很强的抑制作用，抑制机理是淀粉中的羟基氧和赤铁矿表面裸露的铁元素发生了化学键合。pH值在11.5到12.5的区间内，各类淀粉对石英都有微弱的抑制作用，其作用机理是静电作用和氢键作用。pH在8到13的区间内，Ca2+对石英具有明显的活化作用，作用机理是吸附在矿物表面的Ca2+和CaOH+与油酸根离子发生化学作用而使石英疏水性增大。因此在油酸体系中，pH值在11.5到12.5的区间内，赤铁矿和石英存在最大的浮游差，是二者分离的理想条件。影响淀粉抑制作用的因素包括淀粉的链长、淀粉的直链和支链结构的含量、淀粉中的杂质、变性淀粉中引入基团的种类及基团取代度的大小。
　　本研究成果对提高鞍山式赤铁矿资源的分选效率，降低选矿成本，具有重要的指导意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 国内外铁矿资源概况

1．2 我国铁矿资源的现状

1．2．1 我国铁矿资源的分布及类型

1．2．2 我国铁矿资源的特点

1．2．3 我国铁矿生产及进口情况

1．3 我国铁矿石选矿发展现状

1．4 赤铁矿的分选工艺与实践

1．4．1 连续磨矿、弱磁—强磁—阴离子反浮选工艺

1．4．2 阶段磨矿、粗细分选、重选—磁选—阴离子反浮选工艺

1．5 铁矿石反浮选研究现状

1．5．1 铁矿石反浮选工艺研究现状

1．5．2 铁矿石反浮选药剂的研究现状

1．6 淀粉类赤铁矿抑制剂在选矿中的应用研究现状

1．6．1 淀粉的分类

1．6．2 工业淀粉的组成成分

1．6．3 淀粉的分子结构

1．6．4 变性淀粉

1．6．5 淀粉在选矿中的应用

1．6．6 淀粉类抑制剂国内外研究现状

1．7 本论文研究的内容和意义

第2章 试验材料及研究方法

2．1 矿样

2．1．1 纯矿物

2．1．2 人工混合矿

2．1．3 实际矿样

2．2 试剂

2．3 设备及仪器

2．4 研究方法

2．4．1 浮选试验

2．4．2 沉降试验

2．4．3 动电位(ζ电位)测量

2．4．4 红外光谱测定

2．5 新型抑制剂1#淀粉的合成与检测

第3章 淀粉对纯矿物浮选行为的影响

3．1 赤铁矿及石英的自然可浮性

3．1．1 赤铁矿的自然可浮性研究

3．1．2 石英的自然可浮性

3．2 淀粉对赤铁矿浮选行为的影响

3．2．1 淀粉对赤铁矿浮选行为的影响

3．2．2 Ca2+对赤铁矿浮选行为的影响

3．2．3 淀粉对添加了Ca2+的赤铁矿的浮选行为的影响

3．3 淀粉对石英浮选行为的影响

3．3．1 Ca2+对石英可浮性的影响

3．3．2 淀粉对添加了Ca2+的石英可浮性的影响

3．4 淀粉对人工混合矿浮选行为的影响

3．4．1 玉米淀粉对人工混合矿分选的影响

3．4．2 糊精对人工混合矿分选的影响

3．4．3 糯玉米淀粉对人工混合矿分选的影响

3．4．4 1#淀粉对人工混合矿分选的影响

3．4．5 磷酸酯化淀粉对人工混合矿分选的影响

3．5 小结

第4章 药剂与矿物表面的作用机理分析

4．1 矿物的晶体结构和表面性质

4．2 矿物表面的荷电机理

4．2．1 赤铁矿表面的荷电机理

4．2．2 石英表面的荷电机理

4．3 矿物的动电电位

4．4 捕收剂与矿物作用机理分析

4．4．1 油酸钠的溶液化学

4．4．2 油酸钠浮选赤铁矿的作用机理

4．4．3 红外光谱分析

4．5 Ca2+对赤铁矿的活化机理分析

4．5．1 Ca2+的溶液化学

4．5．2 Ca2+对赤铁矿ζ电位的影响

4．6 淀粉对添加了Ca2+的赤铁矿抑制机理分析

4．6．1 淀粉与赤铁矿作用的红外光谱分析

4．6．2 淀粉与赤铁矿的作用机理分析

4．7 小结

第5章 不同淀粉对实际矿石浮选行为的影响

5．1 不同淀粉实际矿石浮选结果

5．1．1 玉米淀粉

5．1．2 糊精

5．1．3 糯玉米淀粉

5．1．4 1#淀粉

5．1．5 磷酸酯化淀粉

5．2 不同淀粉对实际矿石浮选效果的评价

5．2．1 淀粉用量

5．2．2 不同淀粉浮选的选择性

5．3 淀粉对实际矿石的絮凝作用

5．4 结果分析

5．5 小结

第6章 1#淀粉和玉米淀粉抑制性能的比较

6．1 药剂用量的确定

6．1．1 油酸用量实验

6．1．2 淀粉用量试验

6．1．3 氧化钙用量试验

6．2 开路试验

6．2．1 开路试验流程

6．2．2 开路试验结果与分析

6．3 闭路试验

6．3．1 闭路试验流程

6．3．2 闭路试验结果分析

6．4 两种抑制剂的比较

6．5 小结

第7章 结论

参考文献

攻读博士期间发表的论文

致谢

作者从事科学研究和工作简历