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微细粒嵌布铁矿絮凝浮选基础理论研究综述
2012-03-21
综合概述了微细粒嵌布铁矿在不同药剂体系下的絮凝行为及絮凝浮选基础理论的研究结果, 提出了该研究领域存在的问题及解决问题的对策。
矿业快报 Serial No. 447  EXPRESS IN FORMA T ION 总 第 447 期 2006年 8 月 第 8 期 A ugust. 2006 O F M IN IN G INDU STRY 微 细 粒 嵌 布 铁 矿 絮 凝 浮 选 基 础 理 论 研 究 综 述 1 张芹 胡 定 国 周 文 波 陈 铁 军 ( 2 1 1 1 2 武 汉 科 技 大 学 ; 武 钢 矿 业 有 限 公 司 灵 乡 铁 矿 )   摘要 : 综 合 概 述 了 微 细 粒 嵌 布 铁 矿 在 不 同 药 剂 体 系 下 的 絮 凝 行 为 及 絮 凝 浮 选 基 础 理 论 的 研 究 结 果 , 提 出 了 该 研 究 领 域 存 在 的 问 题 及 解 决 问 题 的 对 策 。 关 键 词 : 铁 矿 ; 微 细 粒 ; 絮 凝 ; 浮 选 + 中 图 分 类 号 : TD 923 13 文 献 标 识 码 : A文 章 编 号 : 100925683 (2006) 0820010203 Review of Basic Theory Research on Flocculation and Flotation of F ine-dissem inated Iron Ores 1 2 1 1 Zhang Q in H u D ingguo Zhou W enbo Chen T iejun 1 ( Key L abo rato ry of Ferrous M etallurgy and R esources U tilization, M inistry of Education, W uhan U ni2 2 versity of Science and Techno logy; L ingxiang Iron M ine of W ISCO ) Abstract: A great num ber of docum ents w ere consulted. The flocculation behavio r of fine2 dissem inated iron o res under different reagent system s and the researchresults of flocculation and flo tation basic theo ry w ere summ arized. The p roblem s in this r Keywords: Iron o re; F ine2dissem inated iron o re; F locculation; F lo tation 1 概 述 性 条 件 下 较 高 , 当 pH 9~ 915时 , 浮 选 回 收 率 最 大 。 WWW.KY114.CN 随 着 铁 矿 石 细 、 贫 、 杂 日 趋 严 重 , 对 于 超 细 粒 矿 英 国 的 R. D. 帕 斯 科 和 E. 多 尔 蒂 也 用 油 酸 钠 对 赤 铁 矿 进 行 剪 切 絮 凝 和 浮 选 的 研 究 。 他 们 采 用 油 酸 钠 作 为 选 择 性 絮 凝 剂 , 使 超 细 (< 10Λm ) 的 赤 铁 矿 与 石 英 分 离 , 研 究 发 现 影 响 赤 铁 矿 絮 凝 物 粒 度 的 主 要 因 素 是 油 酸 钠 的 浓 度 、pH 值 、 剪 切 速 度 和 搅 拌 时 间 。结 果 表 明 , 用 油 酸 钠 形 成 的 疏 水 性 絮 凝 物 用 浮 选 法 很 容 易 回 收 。他 们 认 为 , 超 细 矿 物 在 浮 选 之 前 进 行 剪 切 絮 凝 , 为 显 著 提 高 矿 物 回 收 率 提 供 了 一 种 可 能 的 方 法 。 物 分 选 及 回 收 的 研 究 也 越 来 越 引 起 国 内 外 同 行 的 关 注 。常 规 的 重 选 、磁 选 甚 至 浮 选 方 法 无 法 理 想 分 选 出 超 细 粒 度 矿 物 , 为 了 兼 顾 分 选 品 位 和 回 收 率 两 个 方 面 , 美 国 蒂 尔 登 (T ilden) 选 矿 厂 采 用 选 择 性 絮 凝 阳 离 子 捕 收 剂 反 浮 选 , 成 功 分 选 极 细 粒 嵌 布 的 碧 玉 铁 质 岩 , 为 研 究 和 攻 克 难 选 细 粒 铁 矿 开 启 了 一 扇 大 门 , 由 此 也 更 加 引 发 人 们 对 细 粒 赤 铁 矿 及 脉 石 矿 物 分 散 团 聚 浮 选 的 基 础 理 论 的 研 究 。 2 捕 收 剂 与 絮 凝 剂 宋 少 先 (Shaoxian Song) 和 卢 寿 慈 (Shouci L u) 2 11油 酸 纳 油 酸 钠 是 氧 化 矿 浮 选 中 应 用 广 泛 的 一 种 捕 收 对 细 粒 赤 铁 矿 、菱 铁 矿 和 菱 锰 矿 在 油 酸 钠 、六 偏 磷 酸 钠 、氢 氧 化 钠 、辛 基 羟 肟 酸 等 表 面 活 性 剂 存 在 时 的 疏 水 絮 凝 进 行 了 研 究 。 考 察 了 矿 物 的 接 触 角 、 矿 物 的 Zeta 电 位 , 悬 浮 温 度 以 及 搅 拌 时 间 对 矿 物 疏 水 絮 凝 的 影 响 。 通 过 测 量 矿 物 的 疏 水 黏 附 力 探 讨 了 矿 物 疏 水 絮 凝 的 机 理 。 研 究 结 果 得 出 , 在 赤 铁 矿 2油 酸 钠 体 系 , 颗 粒 间 位 能 的 相 互 作 用 比 颗 粒 间 的 范 德 华 力 和 双 电 层 引 力 要 大 一 到 两 个 数 量 级 , 所 以 导 致 矿 物 颗 粒 发 生 絮 凝 。 宋 少 先 和 卢 寿 慈 等 还 对 利 用 油 酸 钠 和 煤 油 疏 水 絮 凝 细 粒 赤 铁 矿 和 褐 铁 矿 , 之 后 采 用 磁 选 回 收 的 研 究 (FM S)。 结 果 表 明 , FM S 方 法 可 以 在 中 等 磁 场 强 度 下 高 效 回 收 微 细 粒 赤 铁 矿 和 褐 铁 矿 , 在 剂 , 尤 其 在 赤 铁 矿 浮 选 中 。 对 于 油 酸 钠 2赤 铁 矿 矿 浆 体 系 , 人 们 进 行 了 大 量 的 研 究 。 J. Shibata 和 D. W. Fuerstenau 通 过 电 泳 迁 移 率 、 表 面 疏 水 性 能 、 表 面 吸 附 量 以 及 絮 凝 和 浮 选 试 验 , 对 油 酸 钠 浮 选 微 细 赤 铁 矿 进 行 絮 凝 和 浮 选 性 能 及 机 理 的 研 究 。结 果 发 现 , 絮 凝 后 赤 铁 矿 的 浮 选 pH 区 间 与 赤 铁 矿 发 生 絮 凝 的 pH 区 间 相 似 , 浮 选 回 收 率 在 酸 性 条 件 下 较 低 , 在 碱   张芹 (1966- ) , 女 , 博 士 , 副 教 授 , 河 北 晋 州 人 , 430081 湖 北 省 武 汉 市 武 汉 科 技 大 学 钢 铁 冶 金 及 资 源 利 用 省 部 共 建 教 育 部 重 点 实 验 室 。 1 0   张芹胡 定 国 等 : 微 细 粒 嵌 布 铁 矿 絮 凝 浮 选 基 础 理 论 研 究 综 述 2006 年 8 月 第 8 期 相 同 条 件 下 较 常 规 磁 选 , FM S 法 可 大 大 提 高 分 选 效 率 , 利 用 FM S 法 处 理 含 Fe 30. 5% 的 原 矿 , 可 得 精 矿 含 Fe64% , 铁 回 收 率 82%。 宋 少 先 (Shaoxian Song) 等 还 对 非 极 性 油 (煤 油 ) 对 微 细 粒 赤 铁 矿 2油 酸 钠 和 菱 锰 矿 2油 酸 钠 体 系 的 影 响 进 行 了 研 究 , 结 果 发 现 , 添 加 很 少 量 的 煤 油 就 可 以 大 大 增 加 赤 铁 矿 和 菱 锰 矿 的 疏 水 絮 凝 , 加 速 微 细 粒 赤 铁 矿 和 菱 锰 矿 对 于 油 酸 钠 的 吸 附 , 加 大 了 矿 粒 表 面 的 疏 水 黏 附 力 。通 过 絮 凝 动 力 学 研 究 , 揭 示 了 煤 油 改 善 矿 物 疏 水 絮 凝 的 根 本 原 因 是 煤 油 使 得 絮 团 的 凝 聚 力 增 大 , 可 以 更 强 地 抵 抗 由 于 搅 拌 引 起 絮 团 破 裂 的 力 。 宋 少 先 在 细 煤 和 细 粒 有 色 金 属 (如 方 铅 矿 和 闪 锌 矿 等 ) 的 分 散 絮 凝 浮 选 方 面 也 进 行 了 大 量 的 研 究 。 合 物 (淀 粉 络 合 物 ) 而 不 是 由 于 氢 键 的 作 用 。 此 外 还 进 行 了 从 高 岭 土 中 选 择 絮 凝 分 离 赤 铁 矿 的 研 究 。 他 们 利 用 热 解 重 量 分 析 法 测 量 出 赤 铁 矿 和 高 岭 土 吸 附 淀 粉 的 吸 附 等 温 线 , 并 通 过 红 外 光 谱 测 试 分 析 矿 物 表 面 的 吸 附 产 物 、 测 量 矿 物 的 Zeta 电 位 改 变 , 来 探 讨 淀 粉 在 矿 物 表 面 的 吸 附 机 理 , 发 现 淀 粉 可 在 赤 铁 矿 表 面 发 生 优 先 吸 附 。 S. Pavlovic, 和 P. R. G. B randao 对 直 链 和 支 链 淀 粉 及 葡 萄 糖 在 赤 铁 矿 和 石 英 浮 选 中 的 吸 附 进 行 了 研 究 。 结 果 发 现 所 有 的 碳 水 化 合 物 均 可 使 赤 铁 矿 絮 凝 亲 水 , 而 对 于 石 英 只 有 当 胺 作 为 捕 收 剂 时 表 现 出 微 弱 絮 凝 和 抑 制 作 用 。他 们 通 过 红 外 光 谱 测 试 、吸 附 等 温 线 的 测 定 解 释 了 淀 粉 可 选 择 絮 凝 赤 铁 矿 的 机 理 。 P. K. W eissenbo rn 也 对 直 链 和 支 链 淀 粉 选 择 絮 凝 超 细 铁 矿 的 行 为 进 行 了 研 究 。研 究 结 果 表 明 , 支 链 淀 粉 可 以 絮 凝 超 细 普 通 铁 矿 和 纯 赤 铁 矿 , 而 直 链 淀 粉 对 两 种 矿 样 不 能 产 生 絮 凝 作 用 。 当 两 种 淀 粉 混 合 使 用 时 , 直 链 淀 粉 会 削 弱 支 链 淀 粉 絮 凝 超 细 普 通 铁 矿 的 作 用 , 但 可 以 稍 微 助 长 支 链 淀 粉 絮 凝 超 细 纯 赤 铁 矿 的 作 用 。 S. M ontes2So tom ayo r、R. Houo t 和 M. Kongo lo 及 I. Dogu、A. I. A ro l 分 别 进 行 了 利 用 ü. A kdem ir 利 用 十 二 胺 和 A ero 801 (一 种 磺 酸 酯 和 矿 物 油 的 混 合 物 ) 作 为 捕 收 剂 对 微 细 赤 铁 矿 ( 38Λm ) 进 行 了 剪 切 絮 凝 的 研 究 。 研 究 考 察 了 矿 浆 pH 值 、 捕 收 剂 浓 度 和 搅 拌 速 度 对 赤 铁 矿 絮 凝 的 影 响 , 考 察 了 不 同 pH 值 时 , 赤 铁 矿 的 接 触 角 和 浮 选 回 收 率 。 研 究 结 果 表 明 , 当 用 十 二 胺 做 捕 收 剂 时 , 赤 铁 矿 可 发 生 剪 切 絮 凝 的 pH 值 范 围 较 宽 , 而 用 A ero 801 做 捕 收 剂 时 , 发 生 剪 切 絮 凝 的 pH 值 范 围 较 窄 。 发 现 WWW.K 14.CN 赤 铁 矿 的 接 触 角 、 表 面 疏 水 性 和 浮 选 回 收 率 之 间 存 Y1淀 粉 分 离 赤 铁 矿 和 石 英 及 赤 铁 矿 和 长 石 的 研 究 , 得 在 很 好 的 对 应 关 系 。 出 淀 粉 可 以 很 好 的 选 择 性 絮 凝 分 离 赤 铁 矿 和 石 英 及 Yuehua H u (胡 岳 华 等 ) 通 过 进 行 粒 度 分 析 、 浮 赤 铁 矿 和 长 石 。 选 试 验 和 矿 浆 流 体 力 学 试 验 , 对 赤 铁 矿 和 钨 锰 铁 矿 213  聚 丙 烯 酰 胺 的 絮 凝 和 浮 选 行 为 及 机 理 进 行 了 研 究 。 研 究 考 察 了 矿 物 颗 粒 粒 度 、搅 拌 速 度 和 时 间 、搅 拌 容 器 的 结 构 以 及 搅 拌 叶 轮 的 形 状 等 对 矿 物 的 絮 凝 和 浮 选 的 影 响 。 研 究 发 现 , 当 将 微 细 矿 物 和 粗 颗 粒 矿 物 混 合 并 有 表 面 活 性 剂 存 在 时 , 矿 浆 中 形 成 了 比 粗 颗 粒 粒 度 更 大 的 絮 团 , 这 是 由 微 细 矿 物 吸 附 在 粗 颗 粒 矿 物 表 面 所 形 成 。 矿 浆 中 产 生 的 介 于 微 细 矿 物 粒 度 和 粗 颗 粒 矿 物 粒 度 之 间 的 絮 团 , 可 能 是 微 细 矿 物 本 身 形 成 。粗 颗 粒 矿 物 表 面 絮 凝 剂 的 脱 落 , 是 由 于 剪 切 力 的 作 用 。 聚 丙 烯 酰 胺 也 是 一 种 应 用 广 泛 的 氧 化 铁 矿 的 絮 凝 剂 , 很 多 学 者 对 聚 丙 烯 酰 胺 絮 凝 氧 化 铁 矿 进 行 了 大 量 的 研 究 。 J. Zhang 和 他 的 同 事 在 此 课 题 领 域 做 了 大 量 的 工 作 。考 察 了 不 同 链 长 、不 同 结 构 的 聚 丙 烯 酰 胺 及 其 水 解 产 物 、 聚 丙 烯 酸 等 对 细 粒 赤 铁 矿 的 絮 凝 行 为 , 研 究 了 不 同 体 系 的 絮 凝 动 力 学 。 G. P. Kar2 m akar 也 对 聚 丙 烯 酰 胺 絮 凝 赤 铁 矿 进 行 了 研 究 , 结 果 发 现 , 在 pH 值 较 低 的 溶 液 中 , 絮 团 沉 降 速 度 较 快 。在 较 高 剪 切 速 度 下 , 用 直 链 淀 粉 聚 合 的 聚 丙 烯 酰 胺 比 普 通 聚 丙 烯 酰 胺 的 絮 凝 效 果 要 好 。 2 12淀 粉 淀 粉 是 氧 化 铁 矿 的 抑 制 剂 , 同 时 也 是 氧 化 铁 矿 3结 语 有 效 的 选 择 性 絮 凝 剂 , 尤 其 是 美 国 蒂 尔 登 (T ilden) 选 矿 厂 采 用 玉 米 淀 粉 选 择 性 絮 凝 氧 化 铁 矿 获 得 巨 大 成 功 之 后 , 人 们 对 于 淀 粉 在 氧 化 铁 矿 浮 选 中 的 作 用 和 机 理 的 研 究 更 加 重 视 。 有 关 细 粒 赤 铁 矿 的 团 聚 絮 凝 , 随 着 铁 矿 资 源 的 紧 缺 和 细 贫 化 , 人 们 在 该 领 域 的 研 究 也 越 来 越 重 视 和 深 入 , 也 在 探 索 更 多 的 经 济 适 用 的 絮 凝 剂 , 比 如 藻 类 植 物 极 其 改 性 聚 合 物 对 细 粒 赤 铁 矿 的 絮 凝 引 起 了 人 们 关 注 , 并 进 行 了 大 量 的 研 究 。 P. K. W eissenbo rn、L. J. W arren 和 J. G. D unn 对 淀 粉 选 择 性 絮 凝 赤 铁 矿 的 吸 附 机 理 进 行 了 详 细 的 研 究 。采 用 红 外 光 谱 测 试 , 发 现 淀 粉 和 赤 铁 矿 之 所 以 能 发 生 强 烈 的 吸 附 是 因 为 在 矿 物 表 面 生 成 了 一 种 化 赤 铁 矿 的 浮 选 一 直 被 受 人 们 关 注 , 近 年 来 得 到 重 视 。 B. 达 斯 等 对 赤 铁 矿 动 电 性 质 和 用 (22乙 基 己 基 ) 磷 酸 浮 选 赤 铁 矿 进 行 了 研 究 。 其 研 究 了 用 (22乙 1 1 总 第 447 期矿 业 快 报 2006 年 8 月 第 8 期 [ 9 ]  T ridib T ripathy, R. P. Singh, R. P. Singh, The flocculation perform ance of grafted sodium alginate and other polym eric flocculants in relation to iron ore slim e suspension, European Polym er Journal, 2001, 37, 125~ 1301 基 己 基 ) 磷 酸 (D 2EH PA ) 作 捕 收 剂 时 赤 铁 矿 的 可 浮 性 , 借 助 动 电 研 究 和 可 溶 性 测 定 法 研 究 了 赤 铁 矿 与 捕 收 剂 之 间 的 相 互 作 用 , 在 D 2EH PA 存 在 时 赤 铁 矿 的 PZC 偏 移 和 铁 溶 解 性 的 降 低 表 明 ,D 2EH PA 可 有 效 地 吸 附 在 赤 铁 矿 表 面 上 。 用 D 2EH PA 作 捕 收 剂 可 从 赤 铁 矿 和 石 英 人 工 混 合 物 中 优 先 浮 选 赤 铁 矿 。 S. M ontes 等 对 用 十 四 胺 为 捕 收 剂 浮 选 赤 铁 矿 进 行 了 机 理 研 究 。 Keith Q uast 对 C62C18 饱 和 脂 肪 酸 及 系 列 C12 捕 收 剂 浮 选 赤 铁 矿 进 行 了 详 细 的 研 究 。 尽 管 关 于 微 细 粒 赤 铁 矿 的 絮 凝 浮 选 研 究 报 道 很 多 , 但 目 前 仍 存 在 超 细 颗 粒 絮 凝 过 程 中 选 择 性 差 、不 同 矿 源 矿 样 研 究 结 论 不 尽 相 同 , 甚 至 偏 差 很 大 , 对 于 不 同 细 度 及 不 同 粒 度 组 成 微 细 矿 物 的 团 聚 、 浮 选 行 为 的 研 究 还 很 欠 缺 , 赤 铁 矿 2脉 石 体 系 的 研 究 大 多 集 中 在 赤 铁 矿 2石 英 或 赤 铁 矿 2硅 酸 盐 矿 物 , 对 于 赤 铁 矿 2磷 酸 盐 体 系 的 研 究 很 少 , 由 此 针 对 铁 矿 进 一 步 深 入 探 讨 不 同 矿 物 在 微 细 粒 状 态 下 , 在 溶 液 中 的 分 散 与 絮 凝 行 为 、不 同 微 细 粒 矿 物 与 分 散 剂 和 絮 凝 剂 的 相 互 作 用 机 理 、开 发 和 研 制 适 宜 的 分 散 剂 和 絮 凝 剂 以 及 研 究 微 细 矿 物 的 分 选 机 制 等 就 显 得 尤 为 重 要 。 [ [ 10 ]  Song, S. , L ópez2V aldivieso, A. , Reyes- Bahena, J. L. , L ara2V alenzuela, C. , Floc flotation of galena and sphalerite fines,M inerals Engineering, 2001, 14, 87~ 981 11 ] Song, S. , Lopez2V aldivieso, A. , Reyes2Bahena, J. L. , Berm ejo2Perez, H. I. , Hydrophobic flocculation of sphalerite fines in aqueous solution induced by ethyl and am yl xan2 thates, Colloids and Surfaces A: Physicochem ical and Engi2 neering A spects, 2001, 81, 159~ 1691 [12 ]  S. song, S. L u, A. Lopez2V aldivieso, M agnetic separation of hem atite and limonite fines as hydrophobic flocs from iron ores, M inerals Engineering, 2002, 15, 415~ 4221 [ 13 ]  Song, S. , Lopez2V aldivieso, A. , Param etric aspect of hy2 drophobic flocculation technology, M ineral Processing and Extractive M etallurgy Review , 2002, 231101~ 1271 [14 ]  Rachel Ferretti, Serge Stoll, J ingw u Zhang, etc. , Floccula2 tion of hem atite particles by a comparatively large rigid polysaccharide: schizophyllan, Journal of Colloid and Inter2 face Science, 2003, 266, 328~ 3381 [ 15 ] J. Shibata, D. W. Fuerstenau, Flocculation and flotation characteristics of fine hem atite w ith sodium oleate, Int. J. M iner. Process, 2003, 72, 25~ 321 参考文献 : [ 16 ]  Yuehua Hu, Guanzhou Q iu, J. D. 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标签:  铁矿 微细粒 絮凝 浮选 
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