微细粒赤铁矿选择性絮凝试验研究

刘殿一 齐帅 李凤久 贾清梅

摘 要：通过采用常规絮凝剂和新合成絮凝剂絮凝对人工混合矿选择性絮凝试验，得出不同选择性絮凝剂对微细粒赤铁矿的絮凝效果优劣顺序为：淀粉丙烯酰胺接枝聚合物>磺化聚丙烯酰胺>苛化玉米淀粉，综合考虑品位和回收率指标，以淀粉丙烯酰胺接枝聚合物效果最佳。

关键词：赤铁矿-石英体系 微细颗粒 选择性絮凝 分散

中图分类号：TD951 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

Research of Selective Flocculation for System of Fine Hematite and Quartz

LIU Dianyi QI Shuai LI Fengjiu JIA Qingmei

（ North China University of Science and Technology，Hebei Tangshan 063009）

Abstract： Though the experiment selective flocculation study of the conventional Flocculant and the new synthesis of Flocculant flocculation for artificial mixed minerals， get the order of merits of three kinds of flocculants on flocculation of fine hematite-quartz system： starch-acrylamide graft copolymer > sulphonated polyacrylamide > causticizing cornstarch， considering the grade and recovery index， the starch acrylamide graft copolymer best effect.

Key words： System of Fine Hematite and Quartz；Fine； Selective Flocculation； Dispersion

基金项目：华北理工大学2015年大学生创新创业训练计划资助项目（编号：X2015097 ）

选择性絮凝工艺是在传统絮凝工艺的基础上发展起来的应用于矿物加工领域的一种新工艺，该工艺在分选微细粒矿物方面已经体现出一定的优势[1]。该工艺的主要目的是从微细矿物中回收有用矿物，通过选择性团聚微细矿物颗粒，使其达到有效分离的粒度，再结合重、磁、浮等常规物理选矿方法使目的矿物絮凝体与分散体实现分离[2，3]，选择性絮凝分选技术在微细粒弱磁性矿物中的应用已经逐步完善，经过多年的发展，已在分选工艺和理论方面逐渐成熟，从分选效率上与其他常规物理选矿相比已体现出优越性[4-6]。

1.原材料及试验方法

1.1原材料

（1）试验用矿样：人工选取澳大利亚原生赤铁矿富矿块，经化验原矿品位60.13%，经破碎、筛分磨矿后，经过强磁-重选制备出品位为68.13%的铁精矿，作为纯矿物备用，磨矿细度至-500目100%（-30?m）。人工选取人沟铁矿石英脉石英。

（2）试剂：分散剂为三聚磷酸钠（STPP），絮凝剂为苛化玉米淀粉、磺化聚丙烯酰胺、新合成淀粉-丙烯酰胺接枝聚合物；pH值调节剂为分析纯NaOH，HCl。

1.2试验方法

将已加工好的微细粒（-30?m）纯矿物、人工混合矿样（W0）与试验用蒸馏水混合，在1000mL烧杯中将矿浆浓度调整为2%，添加各种药剂进行搅拌，沉降一定时间后，在液面下650mL处迅速吸出悬浮液，，过滤烘干烧杯中剩余矿浆（W）并称重化验。定义W与W0的比值Es为沉降率，即

在絮凝试验中沉降率Es越大说明聚团絮凝能力越强，并结合沉降物的品位和回收率指标可综合考虑絮凝剂的选择性絮凝效果[7]。

2.赤铁矿-石英混合矿物絮凝分离试验

单一矿物絮凝试验结果证实，苛化玉米淀粉、磺化聚丙烯酰胺和接枝聚合物在一定的pH值和分散剂用量范围内都能有效的絮凝赤铁矿而不絮凝石英。为了考察制备的新药剂的絮凝性能，进行了三种不同絮凝剂选择性絮凝分离赤铁矿石英人工混合矿的对比试验。

将石英和赤铁矿按一定比例配成33%品位的混合矿，并用蒸馏水将人工混合矿物配成矿浆，利用NaOH调节矿浆pH值到11，分散剂STPP加入量为5mg/L ，以1000r/m的转速搅拌4min，矿浆充分分散后，分别加入苛化玉米淀粉、磺化聚丙烯酰胺、新合成高分子接枝聚合物三种絮凝剂，分别改变用量进行絮凝试验，此时降低搅拌转速至700r/min，搅拌4min，沉降30s，计算沉降率，并化验沉降物品位计算回收率。

2.1磺化聚丙烯酰胺絮凝剂对混合矿絮凝分离的影响

加入磺化聚丙烯酰胺絮凝剂，用量为1 mg/L、 2 mg/L、 3 mg/L、 4 mg/L、 5 mg/L，通过化验沉降物的铁品位，计算其中铁的回收率，图1为试验结果。

由图1可知，加入磺化聚丙烯酰胺絮凝剂后，当加入磺化聚丙烯酰胺絮凝剂1mg/L时，沉降率提高到65%，在用量增加至3mg/L時，沉降率最高达76.13%；伴随着磺化聚丙烯酰胺用量的增大，混合矿的铁品位变化不大，由以上试验结果可知，磺化聚丙烯酰胺絮凝剂对赤铁矿的絮凝能力相对较强，但对其选择性不佳。综合考虑沉降率（产率）、品位指标及回收率指标，要产生的絮凝效果良好，磺化聚丙烯酰胺的添加量应控制在3 mg/L左右。

2.2苛化玉米淀粉用量对人工混合矿絮凝分离的影响

加入苛化玉米淀粉絮凝剂，用量为1 mg/L、 2 mg/L、 3 mg/L、 4 mg/L、 5 mg/L，试验结果图2所示。

由图2可知，随着苛化玉米淀粉絮凝剂的用量增加，人工混合矿的沉降率和回收率小幅增加到最大后又小幅下降；相比于磺化聚丙烯酰胺絮凝剂，要达到同样的絮凝效果，苛化玉米淀粉絮凝剂用量要远远大于磺化聚丙烯酰胺加入量，由沉降物品位的变化可以看出，与磺化聚丙烯酰胺絮凝剂相比，苛化玉米淀粉对赤铁矿的选择性略强，沉降物的最高铁品位较原矿品位上升了10%，在其使用量为4mg/L时，最高回收率为66%。

2.3接枝聚合物用量对混合矿絮凝分离的影响

通过图3可以看出，不断增大接枝聚合物絮凝剂的用量，混合矿的沉降率和回收率开始阶段上升的较为明显，随后有小幅下降，并且增加的幅度要远大于苛化玉米淀粉的增加量，且沉降物的品位高于玉米淀粉；与磺化聚丙烯酰胺絮凝剂相比，接枝聚合物对赤铁矿的选择性要明显好于磺化聚丙烯酰胺，絮凝能力比磺化聚丙烯酰胺絮凝剂稍弱，当加入3mg/L的接枝聚合物时，可得到铁品位为42%，铁回收率为91.42%的沉降物，当接枝聚合物加入量为1mg/L时，铁品位达到45%，铁回收率达到84.55%的沉降物。

2.4三种絮凝剂同样用量对混合矿絮凝分离的对比试验结果

三种絮凝剂在同样用量和试验条件下，用量与人工混合矿沉降物品位和回收率关系如图4、5所示。

由以上絮凝试验结果可知：磺化聚丙烯酰胺、苛化玉米淀粉和接枝聚合物三种絮凝剂均能有效的絮凝赤铁矿，其絮凝能力大小顺序为：磺化聚丙烯酰胺>淀粉丙烯酰胺接枝聚合物>苛化玉米淀粉；人工混合矿絮凝分离试验表明，综合考虑品位和回收率指标，接枝聚合物的絮凝性能优于磺化聚丙烯酰胺和苛化玉米淀粉，当用量为1mg/l时，絮凝沉降物最高品位为45%，相比原矿提高了12个百分点，为采用常规选矿方法进一步分选絮团创造了条件，当用量达到3mg/l时，絮凝沉降物的回收率为91.42%。三种絮凝剂對赤铁矿的选择性顺序为：淀粉丙烯酰胺接枝聚合物>磺化聚丙烯酰胺>苛化玉米淀粉；综合三种絮凝剂来看，淀粉丙烯酰胺接枝聚合物分离效果优于其他两种絮凝剂。

3.结论

人工混合矿分离试验表明，综合考虑沉降率、品位及回收率，接枝聚合物的絮凝性能优于磺化聚丙烯酰胺和苛化玉米淀粉，三种絮凝剂的絮凝能力优劣顺序为：淀粉丙烯酰胺接枝聚合物>磺化聚丙烯酰胺>苛化玉米淀粉；综合考虑絮凝能力和选择性，淀粉丙烯酰胺接枝聚合物絮凝效果优于其他两种絮凝剂。

参考文献

[1] 于洋，牛福生，吴根. 选择性絮凝工艺分选微细粒弱磁性铁矿技术现状[J]. 中国矿业，2008，17（8）：91-93.

[2] 宋少先. 疏水絮凝理论与分选工艺[M]. 北京：煤炭工业出版社，1993.

[3] 罗固原. 水污染物化控制原理与技术[M]. 北京：化学工业出版社，2003.

[4] 鲁军，陈庆根. 微细粒弱磁性铁矿选矿研究现状[J]. 国外金属矿选矿，2006，18（7）：13-16.

[5] 张建伟，王中原. 选择性絮凝的方法及其机理（一）[J]. 过滤与分离，2005，25（1）：1-4.

[6] 黄传兵，陈兴华.选择性絮凝技术及其在矿物分选中的应用[J]. 矿业工程，2005，3（3）：27-29.

[7] 李凤久等.微细鮞状赤铁矿颗粒絮凝行为研究[J]. 金属矿山，2009，401（11）：54-56.