羟肟酸(钠)体系中微细粒赤铁矿的浮选行为

周 亮 张 芹 王永龙 陈婉琦

(1.武汉科技大学资源与环境工程学院，湖北 武汉430081;2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，湖北武汉430081)

羟肟酸及其盐与 Cu2+、Fe3+、Al3+、Ta4+、Nb3+等高价金属离子形成的络合物的稳定性较强，因此羟肟酸及其盐对赤铁矿、钛铁矿、铌铁矿、红柱石、硅线石、黄绿石、硅孔雀石等矿物具有较强的选择性捕收性能［1］。上世纪40年代，Popperle等首先将羟肟酸及其盐用于矿物浮选并在德国获得专利［2］。1965年，Pelerson使用辛基羟肟酸捕收硅孔雀石，也获得了专利［3］;同一时期Koval采用烷基混合羟肟酸混浮某黑白钨混合矿石，回收指标较传统药剂有很大的改善［4］。我国从上世纪60年代起开始将烷基羟肟酸用于浮选氧化铜等矿物，之后又将其应用于白云鄂博稀土矿的浮选，均取得了较好的效果［5］。

羟肟酸类捕收剂浮选铁矿的研究也有很多。弗斯坦纳等［6］对辛基羟肟酸浮选赤铁矿、针铁矿进行了研究，结果表明辛基羟肟酸比油酸具有更好的浮选效果;曲国生［7］对羟肟酸浮选东鞍山深度开采的赤铁矿石进行了试验研究，结果表明羟肟酸用量少，与矿物作用较快，耐泥化作用强，能很好地代替现场所用混合塔尔油和氧化石蜡皂;但郑贵山等［8］的研究中羟肟酸钠浮选赤铁矿的效果却较差。本试验考察羟肟酸和羟肟酸钠体系中微细粒赤铁矿单矿物的浮选行为，以及5种抑制剂对微细粒赤铁矿单矿物浮选行为的影响，为微细粒嵌布赤铁矿石的开发利用提供参考。

1 试样和药剂

1.1 试 样［9］

从武钢工业港澳大利亚进口矿取得赤铁矿单矿物，用XMCQ－280×90瓷衬球磨机和振动筛加工到－150 μm作为试验用样，其铁品位为66.62%，纯度为95.17%，粒度分布见表1。

表1 试样粒度分布Table 1 Size distribution of ultra-fine hematite samples

1.2 试验药剂

(1)捕收剂。羟肟酸、羟肟酸钠，均为工业品。

(2)pH调整剂。氢氧化钠、硫酸，均为分析纯。

(3)抑制剂。无机抑制剂六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠，有机抑制剂腐植酸钠、淀粉。除腐植酸钠为化学纯外，其余均为分析纯。

(4)试验用水。二次蒸馏水。

2 试验方法

(1)捕收剂用量、矿浆温度及矿浆pH试验。用分析天平称取5 g单矿物试样于100 mL XFG挂槽式浮选机中，注入100 mL调节好pH和温度的二次蒸馏水，将浮选机搅拌速度调至2 000 r/min，加一定量捕收剂搅拌2 min，然后浮选4 min。浮选结束后将泡沫产物过滤、烘干、称质量，计算回收率。

(2)增加调浆时间试验。在加捕收剂前或加捕收剂后增加一段调浆(搅拌)时间，其余同(1)。

(3)抑制剂影响试验。在加捕收剂搅拌2 min后再加一定量某种抑制剂搅拌2 min，其余同(1)。

3 试验结果与讨论

3.1 用量对两种捕收剂浮选效果的影响

在常温(28℃)和自然pH(6.86)下，改变羟肟酸和羟肟酸钠的用量对试样进行浮选，得到图1所示回收率曲线。

图1 用量对两种捕收剂浮选效果的影响Fig.1 Effect of the dosage on flotation effects of two different collectors

由图1可以看到:羟肟酸钠和羟肟酸都对微细粒赤铁矿有一定的捕收能力，但捕收能力都不够强。随着羟肟酸钠的用量增加到300～400 mg/L，微细粒赤铁矿的回收率上升到51.34% ～53.10%，此后再增加羟肟酸钠的用量，微细粒赤铁矿的回收率反而降低，因此将羟肟酸钠的用量定为350 mg/L，此时微细粒赤铁矿的回收率为52.42%;而羟肟酸在用量增加到300 mg/L时，微细粒赤铁矿的回收率达到最大值并趋于平稳，但回收率最大值仅为44.00%，可见，羟肟酸对微细粒赤铁矿的捕收能力比羟肟酸钠的更弱。

3.2 温度对两种捕收剂浮选效果的影响

在自然pH、羟肟酸钠和羟肟酸的用量分别为350 mg/L和300 mg/L固定条件下考察矿浆温度对微细粒赤铁矿回收率的影响，试验结果如图2所示。

图2 温度对两种捕收剂浮选效果的影响Fig.2 Effect of temperature on flotation effects of two different collectors

由图2可以看出，当温度从28℃提高到65℃时，羟肟酸对微细粒赤铁矿的回收率由44.00%上升到52.18%，羟肟酸钠对微细粒赤铁矿的回收率由52.42%上升到63.10%，分别上升了8.18和10.68个百分点。可见，提高温度能够促进羟肟酸和羟肟酸钠，尤其是羟肟酸钠对微细粒赤铁矿的浮选。

3.3 矿浆pH对两种捕收剂浮选效果的影响

在常温、羟肟酸钠和羟肟酸的用量分别为350 mg/L和300 mg/L固定条件下，用硫酸或氢氧化钠调整矿浆pH对试样进行浮选，试验结果如图3所示。

图3 pH对试样浮选行为的影响Fig.3 Effect of different pH on Flotation

由图3可见:在强酸和强碱性条件下，羟肟酸钠和羟肟酸浮选微细粒赤铁矿的效果都变得更差。羟肟酸钠在pH=8时对微细粒赤铁矿的浮选效果最好，回收率达到56.62%，比自然pH时提高4.20个百分点;而羟肟酸在自然pH下对微细粒赤铁矿的回收率最高。

在上述试验中，羟肟酸对微细粒赤铁矿的浮选效果均比羟肟酸钠的差得较多，因此在后续试验中不再考察羟肟酸对微细粒赤铁矿的浮选行为。

3.4 增加调浆时间对羟肟酸钠浮选效果的影响

弗斯坦纳等人［10］的研究表明，矿物的微量溶解对羟肟酸类捕收剂的捕收效果有很大的影响。为此，考察了于加药前或加药后增加调浆时间时350 mg/L羟肟酸钠对试样的浮选效果。为方便起见，试验在常温、自然pH条件下进行。试验结果如图4所示。

图4 增加调浆时间对羟肟酸钠浮选效果的影响Fig.4 Effects of agitation time on flotation behavior of sodium hydroximic

由图4可见:在加药后继续调浆一段时间，均可使微细粒赤铁矿的回收率得到提高，而且继续调浆时间越长，回收率提高幅度越大，其中继续调浆时间为10 min时，回收率可提高到62.38%。但若在加药前预先调浆，只有在预先调浆时间达到7.5 min时才能使回收率提高到57.40%，低于这一时间，回收率反而比不增加调浆时间时低，高于这一时间，则回收率开始回落。因此，欲通过增加调浆时间来改善羟肟酸钠对微细粒赤铁矿的浮选效果，应采取加药后继续调浆一段时间的方式。

3.5 抑制剂对羟肟酸钠浮选效果的影响

3.5.1 3种无机抑制剂的影响

在常温、自然pH、羟肟酸钠用量为350 mg/L条件下考察六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠这3种无机抑制剂对微细粒赤铁矿回收率的影响，试验结果如图5所示。

图5 无机抑制剂对羟肟酸钠浮选效果的影响Fig.5 Effects of inorganic depressor on flotation behavior of hydroximic acid

由图5可以看出:六偏磷酸钠和硅酸钠在用量较小时对微细粒赤铁矿的抑制作用不是很明显，但在用量分别超过2×10－5mol/L和1×10－5mol/L后可使微细粒赤铁矿的回收率出现大幅度降低，最终可将微细粒赤铁矿的回收率分别降至23.64%和19.14%;而焦磷酸钠则表现出对微细粒赤铁矿极强的抑制作用，在用量为3×10－5mol/L时就能使微细粒赤铁矿的回收率降至10%以下。3种无机抑制剂对微细粒赤铁矿抑制作用的强弱排序为焦磷酸钠＞硅酸钠＞六偏磷酸钠。

3.5.2 2种有机抑制剂的影响

在常温、自然pH、羟肟酸钠用量为350 mg/L条件下考察淀粉和腐植酸钠这2种有机抑制剂对微细粒赤铁矿回收率的影响，试验结果如图6、图7所示。

图6 淀粉对微细粒赤铁矿浮选行为的影响Fig.6 Effects of dosage of starch on flotation behavior of ultra-fine hematite

图7 腐植酸钠对微细粒赤铁矿浮选行为的影响Fig.7 Effects of sodium humate on flotation behavior of ultra-fine hematite

由图7可以看出，淀粉和腐植酸钠也对微细粒赤铁矿表现出一定的抑制作用，且淀粉的抑制效果要好于腐植酸钠的:淀粉能将微细粒赤铁矿的回收率降至25%左右，而腐植酸钠只能将微细粒赤铁矿的回收率降至31%左右。

4 结论

(1)羟肟酸钠对微细粒赤铁矿的捕收能力强于羟肟酸的，两者的最佳浮选pH分别为8和自然pH。

(2)提高温度和在加药后增加调浆时间均能较大幅度提高羟肟酸钠对微细粒赤铁矿的回收率。

(3)羟肟酸钠体系中3种无机抑制剂对微细粒赤铁矿的抑制效果好于2种有机抑制剂的，5种抑制剂抑制作用的强弱排序为焦磷酸钠＞硅酸钠＞六偏磷酸钠＞淀粉＞腐植酸钠。

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