羥肟酸(鈉)體系中微細(xì)粒赤鐵礦的浮選行為

周 亮 張 芹 王永龍 陳婉琦

(1.武漢科技大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 武漢430081;2.冶金礦產(chǎn)資源高效利用與造塊湖北省重點實驗室，湖北武漢430081)

羥肟酸及其鹽與 Cu2+、Fe3+、Al3+、Ta4+、Nb3+等高價金屬離子形成的絡(luò)合物的穩(wěn)定性較強(qiáng)，因此羥肟酸及其鹽對赤鐵礦、鈦鐵礦、鈮鐵礦、紅柱石、硅線石、黃綠石、硅孔雀石等礦物具有較強(qiáng)的選擇性捕收性能［1］。上世紀(jì)40年代，Popperle等首先將羥肟酸及其鹽用于礦物浮選并在德國獲得專利［2］。1965年，Pelerson使用辛基羥肟酸捕收硅孔雀石，也獲得了專利［3］;同一時期Koval采用烷基混合羥肟酸混浮某黑白鎢混合礦石，回收指標(biāo)較傳統(tǒng)藥劑有很大的改善［4］。我國從上世紀(jì)60年代起開始將烷基羥肟酸用于浮選氧化銅等礦物，之后又將其應(yīng)用于白云鄂博稀土礦的浮選，均取得了較好的效果［5］。

羥肟酸類捕收劑浮選鐵礦的研究也有很多。弗斯坦納等［6］對辛基羥肟酸浮選赤鐵礦、針鐵礦進(jìn)行了研究，結(jié)果表明辛基羥肟酸比油酸具有更好的浮選效果;曲國生［7］對羥肟酸浮選東鞍山深度開采的赤鐵礦石進(jìn)行了試驗研究，結(jié)果表明羥肟酸用量少，與礦物作用較快，耐泥化作用強(qiáng)，能很好地代替現(xiàn)場所用混合塔爾油和氧化石蠟皂;但鄭貴山等［8］的研究中羥肟酸鈉浮選赤鐵礦的效果卻較差。本試驗考察羥肟酸和羥肟酸鈉體系中微細(xì)粒赤鐵礦單礦物的浮選行為，以及5種抑制劑對微細(xì)粒赤鐵礦單礦物浮選行為的影響，為微細(xì)粒嵌布赤鐵礦石的開發(fā)利用提供參考。

1 試樣和藥劑

1.1 試 樣［9］

從武鋼工業(yè)港澳大利亞進(jìn)口礦取得赤鐵礦單礦物，用XMCQ－280×90瓷襯球磨機(jī)和振動篩加工到－150 μm作為試驗用樣，其鐵品位為66.62%，純度為95.17%，粒度分布見表1。

表1 試樣粒度分布Table 1 Size distribution of ultra-fine hematite samples

1.2 試驗藥劑

(1)捕收劑。羥肟酸、羥肟酸鈉，均為工業(yè)品。

(2)pH調(diào)整劑。氫氧化鈉、硫酸，均為分析純。

(3)抑制劑。無機(jī)抑制劑六偏磷酸鈉、硅酸鈉、焦磷酸鈉，有機(jī)抑制劑腐植酸鈉、淀粉。除腐植酸鈉為化學(xué)純外，其余均為分析純。

(4)試驗用水。二次蒸餾水。

2 試驗方法

(1)捕收劑用量、礦漿溫度及礦漿pH試驗。用分析天平稱取5 g單礦物試樣于100 mL XFG掛槽式浮選機(jī)中，注入100 mL調(diào)節(jié)好pH和溫度的二次蒸餾水，將浮選機(jī)攪拌速度調(diào)至2 000 r/min，加一定量捕收劑攪拌2 min，然后浮選4 min。浮選結(jié)束后將泡沫產(chǎn)物過濾、烘干、稱質(zhì)量，計算回收率。

(2)增加調(diào)漿時間試驗。在加捕收劑前或加捕收劑后增加一段調(diào)漿(攪拌)時間，其余同(1)。

(3)抑制劑影響試驗。在加捕收劑攪拌2 min后再加一定量某種抑制劑攪拌2 min，其余同(1)。

3 試驗結(jié)果與討論

3.1 用量對兩種捕收劑浮選效果的影響

在常溫(28℃)和自然pH(6.86)下，改變羥肟酸和羥肟酸鈉的用量對試樣進(jìn)行浮選，得到圖1所示回收率曲線。

圖1 用量對兩種捕收劑浮選效果的影響Fig.1 Effect of the dosage on flotation effects of two different collectors

由圖1可以看到:羥肟酸鈉和羥肟酸都對微細(xì)粒赤鐵礦有一定的捕收能力，但捕收能力都不夠強(qiáng)。隨著羥肟酸鈉的用量增加到300～400 mg/L，微細(xì)粒赤鐵礦的回收率上升到51.34% ～53.10%，此后再增加羥肟酸鈉的用量，微細(xì)粒赤鐵礦的回收率反而降低，因此將羥肟酸鈉的用量定為350 mg/L，此時微細(xì)粒赤鐵礦的回收率為52.42%;而羥肟酸在用量增加到300 mg/L時，微細(xì)粒赤鐵礦的回收率達(dá)到最大值并趨于平穩(wěn)，但回收率最大值僅為44.00%，可見，羥肟酸對微細(xì)粒赤鐵礦的捕收能力比羥肟酸鈉的更弱。

3.2 溫度對兩種捕收劑浮選效果的影響

在自然pH、羥肟酸鈉和羥肟酸的用量分別為350 mg/L和300 mg/L固定條件下考察礦漿溫度對微細(xì)粒赤鐵礦回收率的影響，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 溫度對兩種捕收劑浮選效果的影響Fig.2 Effect of temperature on flotation effects of two different collectors

由圖2可以看出，當(dāng)溫度從28℃提高到65℃時，羥肟酸對微細(xì)粒赤鐵礦的回收率由44.00%上升到52.18%，羥肟酸鈉對微細(xì)粒赤鐵礦的回收率由52.42%上升到63.10%，分別上升了8.18和10.68個百分點?？梢?，提高溫度能夠促進(jìn)羥肟酸和羥肟酸鈉，尤其是羥肟酸鈉對微細(xì)粒赤鐵礦的浮選。

3.3 礦漿pH對兩種捕收劑浮選效果的影響

在常溫、羥肟酸鈉和羥肟酸的用量分別為350 mg/L和300 mg/L固定條件下，用硫酸或氫氧化鈉調(diào)整礦漿pH對試樣進(jìn)行浮選，試驗結(jié)果如圖3所示。

圖3 pH對試樣浮選行為的影響Fig.3 Effect of different pH on Flotation

由圖3可見:在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿性條件下，羥肟酸鈉和羥肟酸浮選微細(xì)粒赤鐵礦的效果都變得更差。羥肟酸鈉在pH=8時對微細(xì)粒赤鐵礦的浮選效果最好，回收率達(dá)到56.62%，比自然pH時提高4.20個百分點;而羥肟酸在自然pH下對微細(xì)粒赤鐵礦的回收率最高。

在上述試驗中，羥肟酸對微細(xì)粒赤鐵礦的浮選效果均比羥肟酸鈉的差得較多，因此在后續(xù)試驗中不再考察羥肟酸對微細(xì)粒赤鐵礦的浮選行為。

3.4 增加調(diào)漿時間對羥肟酸鈉浮選效果的影響

弗斯坦納等人［10］的研究表明，礦物的微量溶解對羥肟酸類捕收劑的捕收效果有很大的影響。為此，考察了于加藥前或加藥后增加調(diào)漿時間時350 mg/L羥肟酸鈉對試樣的浮選效果。為方便起見，試驗在常溫、自然pH條件下進(jìn)行。試驗結(jié)果如圖4所示。

圖4 增加調(diào)漿時間對羥肟酸鈉浮選效果的影響Fig.4 Effects of agitation time on flotation behavior of sodium hydroximic

由圖4可見:在加藥后繼續(xù)調(diào)漿一段時間，均可使微細(xì)粒赤鐵礦的回收率得到提高，而且繼續(xù)調(diào)漿時間越長，回收率提高幅度越大，其中繼續(xù)調(diào)漿時間為10 min時，回收率可提高到62.38%。但若在加藥前預(yù)先調(diào)漿，只有在預(yù)先調(diào)漿時間達(dá)到7.5 min時才能使回收率提高到57.40%，低于這一時間，回收率反而比不增加調(diào)漿時間時低，高于這一時間，則回收率開始回落。因此，欲通過增加調(diào)漿時間來改善羥肟酸鈉對微細(xì)粒赤鐵礦的浮選效果，應(yīng)采取加藥后繼續(xù)調(diào)漿一段時間的方式。

3.5 抑制劑對羥肟酸鈉浮選效果的影響

3.5.1 3種無機(jī)抑制劑的影響

在常溫、自然pH、羥肟酸鈉用量為350 mg/L條件下考察六偏磷酸鈉、硅酸鈉、焦磷酸鈉這3種無機(jī)抑制劑對微細(xì)粒赤鐵礦回收率的影響，試驗結(jié)果如圖5所示。

圖5 無機(jī)抑制劑對羥肟酸鈉浮選效果的影響Fig.5 Effects of inorganic depressor on flotation behavior of hydroximic acid

由圖5可以看出:六偏磷酸鈉和硅酸鈉在用量較小時對微細(xì)粒赤鐵礦的抑制作用不是很明顯，但在用量分別超過2×10－5mol/L和1×10－5mol/L后可使微細(xì)粒赤鐵礦的回收率出現(xiàn)大幅度降低，最終可將微細(xì)粒赤鐵礦的回收率分別降至23.64%和19.14%;而焦磷酸鈉則表現(xiàn)出對微細(xì)粒赤鐵礦極強(qiáng)的抑制作用，在用量為3×10－5mol/L時就能使微細(xì)粒赤鐵礦的回收率降至10%以下。3種無機(jī)抑制劑對微細(xì)粒赤鐵礦抑制作用的強(qiáng)弱排序為焦磷酸鈉＞硅酸鈉＞六偏磷酸鈉。

3.5.2 2種有機(jī)抑制劑的影響

在常溫、自然pH、羥肟酸鈉用量為350 mg/L條件下考察淀粉和腐植酸鈉這2種有機(jī)抑制劑對微細(xì)粒赤鐵礦回收率的影響，試驗結(jié)果如圖6、圖7所示。

圖6 淀粉對微細(xì)粒赤鐵礦浮選行為的影響Fig.6 Effects of dosage of starch on flotation behavior of ultra-fine hematite

圖7 腐植酸鈉對微細(xì)粒赤鐵礦浮選行為的影響Fig.7 Effects of sodium humate on flotation behavior of ultra-fine hematite

由圖7可以看出，淀粉和腐植酸鈉也對微細(xì)粒赤鐵礦表現(xiàn)出一定的抑制作用，且淀粉的抑制效果要好于腐植酸鈉的:淀粉能將微細(xì)粒赤鐵礦的回收率降至25%左右，而腐植酸鈉只能將微細(xì)粒赤鐵礦的回收率降至31%左右。

4 結(jié)論

(1)羥肟酸鈉對微細(xì)粒赤鐵礦的捕收能力強(qiáng)于羥肟酸的，兩者的最佳浮選pH分別為8和自然pH。

(2)提高溫度和在加藥后增加調(diào)漿時間均能較大幅度提高羥肟酸鈉對微細(xì)粒赤鐵礦的回收率。

(3)羥肟酸鈉體系中3種無機(jī)抑制劑對微細(xì)粒赤鐵礦的抑制效果好于2種有機(jī)抑制劑的，5種抑制劑抑制作用的強(qiáng)弱排序為焦磷酸鈉＞硅酸鈉＞六偏磷酸鈉＞淀粉＞腐植酸鈉。

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