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钙镁离子对胶磷矿、白云石及石英的浮选影响试验
2013-07-25
以磷矿石中的主要矿物胶磷矿、白云石和石英为对象,研究钙镁离子对这3种矿物浮选的影响。试验结果表明:钙镁离子浓度为10mg/L时便能活化石英,油酸钠在pH值为6~12时对胶磷矿、白云石及活化后石英有捕收作用,只是起浮浓度有差异。显然,石英的存在会影响磷矿浮选,钙镁离子达到一定浓度后,胶磷矿、白云石及活化后石英的浮选回收率下降,但其机理有待进一步研究。
SeJruialyl .N2o0.15331 现 ꢀ 代 ꢀ 矿 ꢀ 业 2013总年 第75月31第期 7 期 MORDEN MINING 钙 镁 离 子 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 的 浮 选 影 响 试 验 李 冬 莲 ꢀ 张 亚 东 武 汉 工 程 大 学 环 境 与 城 市 建 设 学 院 ) ( ꢀ ꢀ 摘 ꢀ 要 ꢀ 以 磷 矿 石 中 的 主 要 矿 物 胶 磷 矿 、 白 云 石 和 石 英 为 对 象 , 研 究 钙 镁 离 子 对 这 3 种 矿 物 浮 选 的 影 响 。 试 验 结 果 表 明 : 钙 镁 离 子 浓 度 为 10 mg / L 时 便 能 活 化 石 英 , 油 酸 钠 在 pH 值 为 6 ~ 12 时 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 活 化 后 石 英 有 捕 收 作 用 , 只 是 起 浮 浓 度 有 差 异 。 显 然 , 石 英 的 存 在 会 影 响 磷 矿 浮 选 , 钙 镁 离 子 达 到 一 定 浓 度 后 , 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 活 化 后 石 英 的 浮 选 回 收 率 下 降 , 但 其 机 理 有 待 进 一 步 研 究 。 关 键 词 ꢀ 钙 离 子 ꢀ 镁 离 子 ꢀ 胶 磷 矿 ꢀ 白 云 石 ꢀ 石 英 ꢀ ꢀ 金 属 阳 离 子 对 浮 选 过 程 的 影 响 已 有 很 多 报 道 。 用 , 胶 磷 矿 P O5 含 量 为 38. 21% 。 2 1. 2ꢀ 石 英 纯 矿 物 的 制 备 铜 离 子 、 镍 离 子 的 羟 基 络 合 物 能 活 化 黄 药 对 石 英 、 蛇 纹 石 和 绿 泥 石 的 浮 选 , 而 且 铜 离 子 的 活 化 能 力 明 显 大 于 镍 离 子 1] 。 而 羟 基 络 合 的 铜 、 镍 离 子 对 滑 石 浮 选 没 有 影 响 , 只 有 在 滑 石 的 极 性 和 非 极 性 表 面 发 生 铜 、 镍 离 子 金 属 氢 氧 化 物 沉 淀 时 , 才 能 使 滑 石 失 去 天 然 疏 水 性 , 抑 制 滑 石 上 浮 2] 。 铝 、 铁 的 3 价 金 属 离 子 对 蓝 晶 石 油 酸 钠 体 系 的 浮 选 具 有 活 化 作 用 。 而 石 英 纯 矿 物 由 云 南 磷 化 有 限 公 司 提 供 。 将 石 英 过 筛 , 取 0. 15 ~ 0. 02 mm 的 试 样 加 入 0. 1% 稀 盐 酸 中 搅 拌 1 h, 然 后 用 蒸 馏 水 清 洗 3 遍 , 风 干 备 用 , 石 英 含 量 为 99. 99% 。 [ [ 1. 3ꢀ 白 云 石 纯 矿 物 的 制 备 白 云 石 纯 矿 物 取 自 武 汉 钢 铁 公 司 大 冶 铁 矿 , 将 白 云 石 过 筛 , 取 0. 15 ~ 0. 02 mm 的 矿 物 装 瓶 备 用 , 2 + 2 + Ca 、 Mg 对 蓝 晶 石 油 酸 钠 体 系 的 浮 选 具 有 抑 制 作 WWW.KY114.CN [ 3] [ 4] 2 + 2 + 用 。 陈 玉 千 等 研 究 表 明 , Ca 比 Mg 对 铁 矿 白 云 石 中 CaO 含 量 为 29. 36% 、 MgO 含 量 为 3 + 正 浮 选 影 响 更 大 , Fe 对 硅 线 石 浮 选 有 一 定 的 抑 制 20. 13% , CO 含 量 为 46. 58% 。 2 3 + 作 用 , 在 pH 值 为 6. 4 ~ 10 时 , Al 能 够 活 化 硅 线 石 的 浮 选 , 这 2 种 3 价 金 属 离 子 都 能 活 化 石 英 浮 选 5] 。 在 磷 矿 的 浮 选 过 程 中 , 由 于 矿 物 溶 解 、 解 离 以 及 矿 物 表 面 的 吸 附 等 作 用 , 使 矿 浆 溶 液 中 存 在 大 量 的 2ꢀ 纯 矿 物 浮 选 试 验 [ 浮 选 试 验 在 SFG 挂 槽 浮 选 机 上 进 行 , 浮 选 机 转 速 为 2 079 r/ min, 矿 浆 温 度 为 25 ℃, 捕 收 剂 为 油 酸 钠 。 浮 选 过 程 采 取 手 工 刮 泡 , 浮 选 结 束 后 , 分 别 将 精 尾 矿 过 滤 、 干 燥 后 计 算 回 收 率 。 单 矿 物 浮 选 试 验 流 程 见 图 1。 难 选 离 子 , 如 Ca + 、 Mg2 + 、 Fe3 + 、 Al3 + 、 PO43 - 、 CO3 2 2 - 、 2 - - SiO 、 F 等 。 这 些 离 子 特 别 是 金 属 阳 离 子 会 直 接 4 影 响 浮 选 效 果 , 使 药 剂 消 耗 增 加 、 回 收 率 降 低 , 甚 至 影 响 精 矿 质 量 67] 。 以 磷 矿 石 中 主 要 矿 物 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 纯 矿 物 为 对 象 , 研 究 钙 镁 离 子 对 3 种 矿 物 浮 选 的 影 响 , 从 理 论 上 进 行 研 究 和 探 讨 , 旨 在 进 一 步 指 导 磷 矿 浮 选 回 水 实 践 。 [ 1 ꢀ 纯 矿 物 的 制 备 图 1ꢀ 单 矿 物 浮 选 试 验 流 程 1 . 1ꢀ 胶 磷 矿 纯 矿 物 的 制 备 2 . 1ꢀ 油 酸 钠 浓 度 对 浮 选 试 验 的 影 响 高 品 位 的 胶 磷 矿 取 自 云 南 磷 化 有 限 公 司 , 将 矿 以 油 酸 钠 为 捕 收 剂 , 在 pH 值 为 10、 温 度 为 5 ℃时 , 分 别 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 活 化 后 的 石 英 进 样 手 工 锤 碎 至 2 cm, 入 石 英 碾 磨 机 磨 矿 后 , 用 蒸 馏 水 筛 分 , 晾 干 , 取 0. 15 ~ 0. 02 mm 的 纯 矿 物 装 瓶 待 2 行 浮 选 试 验 , 其 试 验 结 果 见 图 2。 由 图 2 可 知 , 随 着 油 酸 钠 用 量 的 增 加 , 3 种 矿 物 的 回 收 率 也 随 之 增 加 , 但 起 浮 浓 度 却 有 很 大 差 异 。 ꢀ ꢀ 李 冬 莲 ( 1966— ) , 女 , 副 教 授 , 430074 湖 北 省 武 汉 市 雄 楚 大 街 93 号 。 6 1 11 总 第 531 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 现 代 矿 业 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2013 年 7 月 第 7 期 2 . 3ꢀ 温 度 对 浮 选 试 验 的 影 响 温 度 对 油 酸 钠 捕 收 作 用 影 响 较 大 , 因 为 温 度 直 接 影 响 油 酸 钠 在 矿 浆 中 的 溶 解 性 和 分 散 性 。 在 pH 值 为 10 时 , 3 种 矿 物 在 不 同 油 酸 钠 浓 度 条 件 ( 胶 磷 矿 : 42. 86 mg / L; 白 云 石 : 5. 72 mg / L; 活 化 后 石 英 : 8 5. 71 mg / L) 下 , 其 回 收 率 与 温 度 的 关 系 见 图 4。 图 2ꢀ 油 酸 钠 用 量 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 浮 选 的 影 响 ◆ — 白 云 石 ; ■ ▲ — 石 英 ( 钙 离 子 200 mg/ L) ; — 胶 磷 矿 其 中 白 云 石 矿 物 最 易 上 浮 , 油 酸 钠 浓 度 只 有 5. 72 mg / L 时 , 其 回 收 率 可 达 82. 11% , 胶 磷 矿 次 之 , 油 酸 钠 用 量 为 42. 86 mg / L 时 , 回 收 率 达 到 84. 61% , 随 后 回 收 率 增 加 趋 势 减 缓 , 在 95% 上 下 波 动 。 石 英 在 没 有 钙 离 子 存 在 时 根 本 不 上 浮 , 当 用 浓 度 200 mg / L 的 钙 离 子 活 化 后 , 才 能 用 油 酸 钠 捕 收 , 油 酸 钠 用 量 为 图 4ꢀ 温 度 对 矿 物 浮 选 的 影 响 ■ ▲ — 白 云 石 ; — 胶 磷 矿 — 石 英 ( 钙 离 子 200 mg/ L) ; ◆ 由 图 4 可 知 , 低 温 条 件 下 , 矿 物 基 本 不 浮 , 随 着 8 5. 71 mg / L 时 , 回 收 率 达 79. 29% 。 由 此 可 见 , 在 含 温 度 的 升 高 , 3 种 矿 物 回 收 率 也 随 之 增 加 。 但 考 虑 到 能 耗 , 浮 选 温 度 不 易 过 高 。 所 以 钙 镁 离 子 对 矿 物 浮 选 影 响 试 验 温 度 选 25 ℃。 有 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 等 矿 物 的 浮 选 矿 浆 中 , 油 酸 钠 对 这 3 种 矿 物 都 有 捕 收 作 用 , 其 中 一 个 重 要 的 原 因 是 钙 镁 离 子 的 存 在 。 2 . 4ꢀ 钙 离 子 对 浮 选 的 影 响 2 . 2ꢀ pH 值 对 矿 物 浮 选 行 为 的 影 响 在 温 度 为 25 ℃、 pH 值 为 10、 油 酸 钠 不 同 的 浓 矿 物 浮 选 过 程 的 顺 利 进 行 需 要 适 宜 的 pH 值 环 度 条 件 ( 胶 磷 矿 : 42. 86 mg / L; 白 云 石 : 5. 72 mg / L; 石 英 : 85. 71 mg / L) 下 , 钙 离 子 浓 度 对 3 种 矿 物 的 浮 选 影 响 见 图 5。 WWW.KY114.CN 2. 86 mg / L, 白 云 石 : 5. 72 mg / L, 活 化 后 石 英 : 85. 71 境 , 在 温 度 为 25 ℃, 不 同 油 酸 钠 的 浓 度 ( 胶 磷 矿 : 4 mg / L) 条 件 下 , 3 种 矿 物 的 浮 选 行 为 与 pH 值 关 系 见 图 3。 图 5ꢀ 钙 离 子 对 矿 物 浮 选 的 影 响 ◆ ■ ▲ — 白 云 石 ; — 石 英 ; — 胶 磷 矿 图 3ꢀ pH 值 对 矿 物 浮 选 的 影 响 ▲ — 石 英 ( 钙 离 子 200 mg/ L) ; — 胶 磷 矿 由 图 5 可 知 , 钙 离 子 对 于 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 的 浮 选 有 显 著 影 响 , 低 浓 度 的 钙 离 子 即 可 显 著 降 低 胶 磷 矿 、 白 云 石 的 回 收 率 , 恶 化 胶 磷 矿 浮 选 。 当 钙 离 子 浓 度 为 2 mg / L 时 , 胶 磷 矿 回 收 率 降 至 33. 53% 。 当 钙 离 子 浓 度 为 5 ~ 10 mg / L 时 , 钙 离 子 对 浮 选 产 生 活 化 作 用 , 回 收 率 略 有 上 升 。 当 钙 离 子 浓 度 超 过 10 mg / L 时 , 回 收 率 持 续 下 降 至 13. 75% 。 白 云 石 回 收 ◆ — 白 云 石 ; ■ 由 图 3 可 知 , 在 酸 性 条 件 下 , 胶 磷 矿 的 可 浮 性 不 高 , 随 着 pH 值 的 增 加 , 回 收 率 上 升 , 当 pH 值 为 10 时 , 回 收 率 达 到 92. 12% 。 当 pH 值 超 过 12 时 , 回 收 率 急 剧 下 滑 , 所 以 胶 磷 矿 适 宜 的 pH 值 为 6 ~ 12。 而 白 云 石 和 活 化 后 的 石 英 矿 物 随 着 pH 值 的 增 加 , 回 收 率 不 断 提 高 。 在 pH 值 为 10 时 , 3 种 矿 物 均 表 现 出 较 好 的 浮 选 特 性 。 率 随 着 钙 离 子 浓 度 急 剧 下 降 , 当 钙 离 子 浓 度 为 100 mg / L 时 , 回 收 率 由 未 添 加 钙 离 子 时 的 69. 89% 降 至 1 12 ꢀ ꢀ 李 冬 莲 ꢀ 张 亚 东 : 钙 镁 离 子 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 的 浮 选 影 响 试 验 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2013 年 7 月 第 7 期 2 4. 20% 。 而 在 石 英 的 浮 选 中 , 钙 离 子 浓 度 只 有 5 时 便 能 很 好 地 对 石 英 起 活 化 作 用 , 当 镁 离 子 浓 度 大 mg / L 时 , 活 化 后 的 石 英 的 回 收 率 就 达 78. 63% , 超 过 200 mg / L 时 , 回 收 率 开 始 出 现 下 降 的 趋 势 。 由 此 可 见 , 低 浓 度 的 钙 离 子 作 为 石 英 浮 选 的 活 化 离 子 , 吸 附 在 石 英 表 面 , 增 加 了 表 面 活 性 点 , 促 进 油 酸 钠 在 石 英 表 面 的 吸 附 , 强 化 了 石 英 的 可 浮 性 能 。 而 钙 离 子 浓 度 过 大 时 , 会 妨 碍 石 英 的 浮 选 , 其 机 理 有 待 进 一 步 研 究 。 于 30 mg / L 时 , 石 英 的 回 收 率 开 始 下 降 。 3 ꢀ 结 ꢀ 论 ( 1) 油 酸 钠 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 活 化 后 石 英 在 pH 值 为 6 ~ 12 时 有 捕 收 作 用 , 但 捕 收 剂 用 量 却 差 别 很 大 , 其 浮 选 难 易 程 度 为 白 云 石 > 胶 磷 矿 > 活 化 后 石 英 , 这 是 含 钙 ( 镁 ) 含 硅 磷 矿 难 以 分 选 的 原 因 。 ( 2) 钙 镁 离 子 对 胶 磷 矿 、 白 云 石 及 石 英 的 浮 选 2 . 5ꢀ 镁 离 子 对 浮 选 的 影 响 影 响 显 著 。 低 浓 度 ( 10 ~ 100 mg / L) 的 钙 镁 离 子 便 可 明 显 降 低 胶 磷 矿 、 白 云 石 的 回 收 率 , 适 量 的 钙 镁 离 子 浓 度 ( 钙 离 子 : 0 ~ 200 mg / L; 镁 离 子 : 0 ~ 30 mg / L) 会 对 石 英 的 浮 选 起 活 化 作 用 , 过 量 则 不 利 于 石 英 的 浮 选 , 其 机 理 有 等 进 一 步 研 究 与 探 讨 。 在 温 度 为 25 ℃、 pH 值 为 10、 油 酸 钠 不 同 的 浓 度 条 件 ( 胶 磷 矿 : 42. 86 mg / L; 白 云 石 : 5. 72 mg / L; 石 英 : 85. 71 mg / L) 下 , 镁 离 子 浓 度 对 3 种 矿 物 浮 选 影 响 见 图 6。 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 [ 1] ꢀ D. 福 马 西 罗 , 王 ꢀ 兢 , 张 ꢀ 覃 , 等 . Cu( II) 和 Ni( II) 在 石 英 、 蛇 纹 石 和 绿 泥 石 浮 选 中 的 活 化 作 用 [ J] . 国 外 金 属 矿 选 矿 , 2006 ( 10) : 1620. 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( 2) 贵 州 某 红 铁 矿 矿 石 的 磁 性 极 弱 , 没 有 强 磁 3 4 性 矿 物 ( Fe O ) 存 在 。 矿 石 中 的 铁 矿 物 主 要 为 赤 、 [ 6] ꢀ 张 泽 强 , 胡 文 祥 , 沈 上 越 . 微 波 还 原 对 硫 铁 矿 烧 渣 磁 选 的 影 响 [ J] . 金 属 矿 山 , 2008( 1) : 131134. 褐 铁 矿 , 属 于 铁 的 氧 化 矿 ( Fe O ) , 脉 石 矿 物 主 要 以 2 3 [ [ 7] ꢀ 王 ꢀ 夏 . 微 波 加 热 强 化 铁 矿 石 氧 化 球 团 煤 基 还 原 研 究 [ D] . 长 沙 : 中 南 大 学 , 2010. 石 英 为 主 。 ( 3) 微 波 加 热 与 常 规 加 热 相 比 不 仅 升 温 速 率 8] ꢀ 陈 ꢀ 津 , 刘 ꢀ 浏 , 曾 加 庆 , 等 . 微 波 加 热 含 碳 铁 矿 粉 还 原 矿 相 结 快 、 选 择 性 好 , 反 应 时 间 缩 短 , 而 且 降 低 了 能 耗 , 提 高 了 磁 化 焙 烧 的 效 率 。 构 研 究 [ J] . 电 子 显 微 学 报 , 2005, 24( 2) : 114119. 9] ꢀ 陈 ꢀ 津 , 刘 ꢀ 浏 , 曾 加 庆 , 等 . 微 波 加 热 还 原 含 碳 铁 矿 粉 试 验 研 究 [ J] . 钢 铁 , 2004, 39( 6) : 15. [ [ 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 10] ꢀ 李 ꢀ 解 , 张 邦 文 , 李 保 卫 . 白 云 鄂 博 中 贫 氧 化 矿 微 波 磁 化 焙 烧 — 磁 选 试 验 研 究 [ J] . 金 属 矿 山 , 2010( 5) : 8991. [ [ 1] ꢀ 张 洪 恩 . 红 铁 矿 选 矿 [ M] . 北 京 : 冶 金 工 业 出 版 社 , 1983: 3543. 2] ꢀ 李 维 兵 , 刘 保 平 , 陈 占 金 , 等 . 我 国 红 铁 矿 选 矿 技 术 研 究 现 状 及 ( 收 稿 日 期 20130605) 1 13
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