某反浮选捕收剂性能优化试验

白晓鸣 刘雁翎 徐 晋 姜效军 崔 玲

(1.鞍钢集团矿业设计研究院；2.辽宁科技大学矿业学院)



某反浮选捕收剂性能优化试验

白晓鸣1刘雁翎1徐 晋1姜效军2崔 玲2

(1.鞍钢集团矿业设计研究院；2.辽宁科技大学矿业学院)

采用脂肪酸类捕收剂浮选贫铁矿石效果较好，但需加温浮选，成本较高。利用特殊结构的嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚制成捕收剂KK-2，对某铁品位47.91%的混磁精矿进行反浮选试验。结果表明，捕收剂KK-2可提高脂肪酸的低温分散性，提高石英表面接触角，改善其可浮性，能将浮选矿浆温度由39～42 ℃降至25 ℃，闭路浮选流程从1粗1精3扫简化为1粗1精1扫，精矿铁品位在68.30%左右基本不变，回收率由88.68%提高到91.15%，分选效果理想，同时缩短了工艺流程，降低了选矿成本，改善了选别指标，可供选厂技术改造参考。

反浮选 表面活性剂 短流程 浮选温度

我国铁矿资源丰而不富，具有原矿品位低、组成复杂、嵌布粒度细等特点，大量难处理铁矿石资源不能得到开发利用[1]。脂肪酸捕收剂反浮选处理细粒难选贫铁矿石较其它选矿方法效率高，但贫赤铁矿原矿浮选生产过程的加温能耗较高[2]。矿业形势下行，节能降耗已成为选矿领域面临的一个重大课题。

脂肪酸类捕收剂具有价格较低、来源广泛等优点，被普遍用作金属氧化矿的反浮选捕收剂。但脂肪酸盐在常温下容易生成胶束，不易分散，具有选择性差、不耐低温等缺点，往往需要将矿浆加温至40 ℃ 左右才能使用此类捕收剂，大大提高了选矿成本[3]。通过在脂肪酸类捕收剂中加入少量其它种类的表面活性剂，使脂肪酸阴离子减少胶束、加强分散、提高捕收性能，是实现其常温浮选的有效方法。

在脂肪酸钠中加入嵌段非离子表面活性剂，利用其中的中性酸化油代替工业油酸，可提高临界胶束浓度和吸附膜疏水性。研究表明，特殊结构的嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚能提高脂肪酸钠的低温分散性，加入部分中性油也能在一定程度上提高低、常温分选能力，最终分选效果较理想[4-5]。

以某铁品位47.91%的混磁精矿为对象，采用加入特殊结构的嵌段聚氧乙烯聚氧丙烯醚制成的脂肪酸捕收剂KK-2进行反浮选试验，考察其捕收性能。

1 试样与药剂

1.1 试样性质

试验矿样取自鞍千选厂正常生产使用的混磁精矿，TFe品位47.91%，主要脉石矿物为石英，粒度筛析结果见表1。

表1 试样粒度筛析结果

1.2 试验药剂

捕收剂KK-2：以质量配比70.0%、15.0%、15%的脂肪酸、中性油和聚氧乙烯聚氧丙烯共聚醚混合，加入20%的氢氧化钠在90～100 ℃皂化制得，使用时配成浓度2.4%使用。

pH调整剂氢氧化钠、抑制剂玉米淀粉和活化剂氧化钙，均为工业纯。

2 试验方法

2.1 反浮选试验

反浮选试验使用XFD-III型单槽浮选机，容积0.5 L，可控温，无极调速。取200.0 g试样加入浮选槽，控制浮选机转速1 800 r/min，粗选时分别加入浓度为2.0%的氢氧化钠溶液、2.5%玉米淀粉溶液、2.5%氧化钙溶液和捕收剂，每次加药间隔3 min。

2.2 接触角测定

从选厂临近的硅石矿选取石英块样，磨制成40 mm×20 mm×15 mm样片，用金相砂纸抛光、洗净，经10%盐酸酸浸24 h，用去离子水洗涤3次后浸泡24 h晾干，再将其置于浮选药剂中浸泡30 min后，冲净，晾干备用。

在室温下采用蠕动泵进样器将不同pH的捕收剂溶液滴垂直滴加在石英样块表面，待液滴稳定，用量高法测定该液滴的接触角，平行测量5次，取平均值。

3 试验结果与讨论

3.1 反浮选温度试验

现场使用的原捕收剂最佳浮选温度为39～42 ℃，药剂制度：粗选加入氢氧化钠溶液8.0 mL、淀粉7.0 mL、氧化钙溶液5.0mL、捕收剂3.5 mL；精选时加入1.0 mL氢氧化钠溶液、1.3 mL 捕收剂。最终获得铁精矿品位68.36%，回收率83.82%。温度降低至25 ℃时，泡沫基本不带矿，分选效果差。在不同温度下使用KK-2捕收剂进行1粗1精开路反浮选试验。药剂制度：粗选加入7.5 mL氢氧化钠溶液，6.5 mL 玉米淀粉溶液，4.5 mL氧化钙溶液，3.4 mL捕收剂；精选加入1.0 mL氢氧化钠溶液，1.3 mL捕收剂。试验结果见表2。

表2 KK-2药剂反浮选温度试验结果

由表2可知，KK-2捕收剂在22～34 ℃较宽温度范围内都能得到理想的浮选指标，说明该药剂完全能满足一年四季不同温度下的生产要求，其中25 ℃是KK-2捕收剂最适宜的浮选温度。

3.2 闭路试验

在矿浆温度25 ℃对KK-2药剂进行1粗1精1扫反浮选闭路试验，数质量流程见图1。在矿浆温度39～42 ℃对鞍钢现场使用的捕收剂进行1粗1精3扫反浮选闭路试验，数质量流程见图2。

图1 KK-2闭路浮选试验指标

图1和图2表明，新捕收剂1粗1精1扫闭路反浮选试验可获得精矿铁品位68.34%、回收率91.15%的良好指标；原捕收剂1粗1精3扫反浮选闭路试验可获得铁品位68.36%、回收率88.68%的精矿。

捕收剂KK-2常温短流程与现场药剂的加温长流程闭路浮选精矿铁品位都在68%以上，能满足炼铁和球团厂的要求。捕收剂KK-2 与原捕收剂相比，简化了流程，适宜矿浆温度降低15 ℃，精矿铁回收率提高了2.47个百分点，减少了浮选药剂用量，明显降低选矿成本。

图2 反浮选闭路试验数质量流程

3.3 硅石三相接触角的测定与分析

通过测定KK-2捕收剂作用前后矿物表面接触角的变化，能直观反其润湿性。KK-2捕收剂作用前后石英表面接触角与pH的关系见图3。

图3 pH值对石英表面接触角的影响

由图3可以看出，KK-2捕收剂处理前，不同pH值下，石英表面接触角都在25°左右，变化不大，表明石英的天然可浮性比较差。KK-2捕收剂作用后，在pH=2～4时，石英表面接触角比未经KK-2捕收剂作用的稍大；在pH=4～12时，由于KK-2中嵌段聚醚破坏脂肪酸钠和磺酸钠形成的胶束在水中完全分散，石英表面接触角明显逐渐增大；在pH=11.5时，药剂作用前接触角为23.5°，作用后为73.0°，达到最大，表明石英亲水性降低、疏水性增强。

石英为典型的共价晶格矿物，磨矿粉碎后，表面残留的共价键和水偶极的作用力较强，亲水性较大；与KK-2捕收剂作用后，捕收剂中的中性油分子吸附在石英表面形成疏水膜，从而降低了矿物表面的亲水性，增大石英表面的接触角，可浮性提高[6-7]。

4 结 论

(1)添加表面活性剂制备的KK-2捕收剂可有效提高石英表面的接触角，但受pH值影响较大，因此控制适宜的pH可最大限度地改善其可浮性。

(2)采用KK-2捕收剂反浮选某混磁精矿，可将浮选温度由39～42 ℃降至25 ℃，反浮选闭路流程从1粗1精3扫简化为1粗1精1扫，最终精矿铁品位68.30%，变化不大，铁回收率由88.68%提高到91.15%，同时减小了浮选药剂消耗量，降低了成本，优化了选别指标。

[1] 张宗旺，李 健.国内难选铁矿的开发利用现状及发展[J].有色金属科学与工程，2012,3(1)：73-15.

[2] 韩跃新，袁致涛，李艳军，等.我国金属矿山选矿技术进展及发展方向[J].金属矿山，2006(1):34-43.

[3] 宋仁峰，郭 客，张长奎.新型LKD阴离子反浮选捕收剂的研究[J].金属矿山，2010(3):57-61.

[4] Jiang Xiaojun,Wang Xiaoyu，Xu Hongbo.Using polyoxyethylene reduction the flotation temperature of fatty acid[J].Advanced Materials Research,2011,149(2):1375-1453

[5] Jiang Xiaojun,Su Xiaoyuan,Xu Hongbo,et all.Effects of noni-onic surfactant adding to Sodium aliphatate on the three phase contact angle[J].Physical Chemistry,2012,7(3):107-110.

[6] 方启学.亲水性矿粒亲水程度的测定[J].矿冶工程,2000,9(2):27-31.

[7] F.Osasere Orumwense.Estimation of the wettability of coal from contact angles using coagulants and flocculants[J].Fuel,1998,77(9/10):1107-1111.

Optimization of Reverse Flotation Collector Property

Bai Xiaoming1Liu Yanling1Xu Jin1Jiang Xiaojun2Cui Ling2

(1.Mining Design & Research Institute, Anshan Iron & Steel Group; 2.Mining Institute, Liaoning University of Technology)

Poor iron ore treated by fatty acid will have good index, while has problems of high cost from heated flotation. Collector KK-2 was prepared using special structure of block polyoxyethylene-polyoxypropylene, and reverse flotation test was conducted on the mix magnetic concentrate with 47.91% Fe. Results indicated that, collector KK-2 can improve dispersity of fatty acid at low temperature, increase quartz surface contact angle, improve floatability, decrease the pulp temperature from 39～42 ℃ to 25 ℃, closed-circuit flotation flowsheet was simplified as one roughing-one cleaning-one scavenging from one roughing-one cleaning-three scavenging, iron grade of concentrate was also 68.30% around as the original, iron recovery increased from 88.68% to 91.15%, the separation index is well, the process was shorted, cost reduced, separation index improved. The results can provide reference for the plant.

Reverse flotation， Surfactant， Shortened procedure， Flotation temperature

2016-05-27)

白晓鸣(1965—)，女，教授级高级工程师，114002 辽宁省鞍山市铁东区解放东路132号。