浮选铁矿的药剂

浮选铁矿的药剂 A ·C·阿鲁基奥 　等 摘　要 　回顾了铁矿浮选中药剂的作用。为了降低成本 ,脱泥和浮选工序应在较低的 p H 范围进行 ,以降低昂贵的氢氧化钠用 量。醚胺是迄今为止最广泛使用的铁矿反浮选捕收剂。醚胺的中和度是一个重要的工艺参数。用非极性油部分替代 胺是一种具有吸引力的 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。部分胺类药剂的起泡性可以被聚乙二醇代替。淀粉一直是氧化铁浮选最重要抑制剂的 代表。可以用含有蛋白质的食品工业淀粉产品成功地替代高纯度玉米淀粉。淀粉中的油含量超过 118 % ,可以作为泡 沫抑制剂。若木薯淀粉产品产量达到需求水平 ,木薯淀粉可能成为具有经济吸引力的选择。 关键词 　铁矿　浮选　浮选药剂　浮选捕收剂　浮选抑制剂　醚胺　淀粉 概　述 铁矿石中的主要脉石矿物是石英。浮选是富集 细粒嵌布 ( < 149μm) 矿石的常用方法。主要有几 种不同的浮选铁矿石的 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 :1) 用阳离子捕收剂反 浮选石英 ;2)用阴离子捕收剂正浮选铁矿物 ;3)用阴 离子捕收剂反浮选活化后的石英。在 1930 年～ 1940 年期间 ,大多数这类研究在美国进行。Hanna Mining 和 Cyanamid 公司联合开发了两种阴离子捕 收剂浮选流程。20 世纪 50 年代美国矿业局 (U SBM)在密歇根和明尼苏达开发了阳离子捕收剂 反浮选流程 ,该工艺以后成为美国和其它西方国家 十分流行的铁矿浮选方法。阳离子捕收剂反浮选的 第一次应用主要依赖于脂肪胺 ,后来用更有效的醚 胺替代。 长期来阳离子捕收剂反浮选流程成为最广泛应 用的方法。用乙酸部分中和的醚胺 ( R - (OCH2 ) 3 - N H2 ) 浮选石英。中和度是一个很重要的参数。 较高的中和度可增加捕收剂的溶解度 ,但会削弱浮 选行为。目前供应的大多数醚胺中和度为 25 %～ 30 %。醚二胺和单醚胺混合应用可改善某些类型的 铁矿的浮选行为。在一些选矿厂中 ,用燃料油部分 代替胺。燃料油的乳化在工艺中起着相当重要的作 用。考虑到燃料油的价格比胺低 ,用普通起泡剂部 分代替胺的可能性已经被研究 ,但是还需要做进一 步研究。铁矿物可被非改性淀粉抑制 ,由于玉米淀 粉来源广泛 ,长期以来得到广泛应用 ,各种大分子量 的未改性淀粉应该放入所谓的胶凝处理的溶液中。 胶凝可以通过温水或加氢氧化钠来完成 ,后一种是 普通实际应用的方法。玉米淀粉的组成变化几乎从 100 %支链淀粉加直链淀粉 (折算成干基) ,到产出含 有如油和蛋白质杂质的产品。玉米、玉米属植物中 含有非常丰富的蛋白质 ,对赤铁矿具有抑制作用。 淀粉中含油量大 ,将起抗泡沫剂作用。淀粉也可含 在其它植物中。从生产成本考虑 ,它们当中最具有 吸引力的是木薯或树薯 ,它们广泛生长于气候温暖 的国家 ,它们不需要肥料或土壤改良。大生产集团 的缺乏限制了它们的使用。树薯淀粉含油量低 ,它 们含有黏性物质 ,因此其黏度比玉米淀粉要高 ,这说 明它的分子量更大 ,抑制作用更有效。 氧化铁矿的阴离子捕收剂正浮选似乎是对低品 位矿石或目前尾矿库中堆存的物料富集有吸引力。 用脂肪酸作捕收剂 ,但脉石矿物的抑制剂一直是个 需要攻克的难 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 用阴离子捕收剂反浮选活化了的石英只在石英 浮选的早期应用 ,那时胺类还没有在矿物加工中应 用。 1 　脱　泥 U SBM 制定的阳离子捕收剂反浮选铁矿物前 需要脱泥作业。矿粒在矿浆中的适当分散度是有效 脱泥的必备条件。一种简单而廉价的方法是用大量 的 NaO H 提高 p H ,使矿粒得到高度分散 ,这可增大 矿粒间的电荷排斥力。简单和可靠的实验室试验提 供了分散度与脱泥效果的相关性 ,这是预测浮选指 标方法。Peres 等研究了采自巴西 CVRD 矿山的 9 个样品的上述相关性。p H 值高于 8 时 ,全部样品 的分散度没有明显的增加。除了两个样品具有天然 的高分散度外 ,含泥量 (浮选给矿中定量测定的含泥 量)对铁矿的浮选性均有影响。7 个样品的含泥量 与 Gaudin 选择性指数关系小型浮选试验结果见图 1。 42 　　　 　　　　国 　外 　金 　属 　矿 　选 　矿 　　　　　　　　　　　　2009. 1 - 2 　 图 1 　含泥量与浮选选择性指数 (赤铁矿/ 石英)函数关系 　　Queiroz 证明 ,对铁英岩型铁矿石采用擦洗可 增加矿泥产率和浮选精矿产率 ,降低浮选尾矿和矿 泥铁品位 ,同时降低精矿中的 SiO2 、Al2 O3 和 P 含 量 ,提高 Gaudin 选择性指数。除了改善浮选工艺性 能外 ,擦洗还可降低捕收剂消耗量。浮选试验结果 绘制成图 2。 图 2 　表示擦洗对浮选影响的小型试验结果 ◇- 矿泥产率 ,pH 516 ; □- 矿泥产率 ,pH 91 8 ; △- 选择性指数 ,pH 51 6 ; ○- 选择性指数 ,pH 91 8 2 　阳离子捕收剂 在早期 U SBM 制定的工艺中使用的脂肪伯胺 现在不再用于浮选铁矿了。在脂肪伯胺的 R 基团 和 N H2 极性基之间插入 (O2CH2 ) 3 极性基团来改 进伯胺的性质。由于有具有机醚官能特性的 C2O 共价键存在 ,所以 ,这类药剂属于所谓的醚胺类。亲 水基团的存在改善了药剂的溶解性 ,促进药剂进入固 - 液和液 - 气界面上 ,增强气泡周围液膜的弹性 ,也 影响极性基团的偶极矩 ,缩短主要介电弛豫时间 (偶 极重新定向的时间) 。这个特性可能与胺的起泡性能 有关。起泡剂影响矿粒与气泡之间的粘附动力学 ,使 弛豫时间比接触时间短。在这些条件下 ,碰撞时间比 气泡周围水膜变薄和破裂所需要的时间要长。 Papini 等人完成了巴西 Iron Quadrangle 铁矿 的大量小型浮选粗选试验。选择了不同阳离子捕收 剂 :脂肪一元胺、脂肪二胺、一元醚胺、二元醚胺、缩 合物、煤油与胺的混合物。脂肪胺和缩合物浮选得 到的精矿硅含量非常高。对于所研究的特定矿石来 说 ,试验表明 ,一元醚胺的捕收效果优于二元醚胺 , 与预料不同的是 ,第二个极性基团增加了它的捕收 能力。另一方面 ,对于同样的矿物 ,当与煤油联合使 用时 ,二元胺比一元胺更有效。在大型选矿厂中 ,为 了降低精矿中的硅含量 ,常常混合使用二元胺和一 元胺。当需要生产直接还原铁精矿的时候 ,二元胺 的用量比例可以大些。 在选矿厂实践中 ,混合使用醚胺和巴西“柴油”。 这种产品类似于广泛应用于美国佛罗里达磷酸盐矿 物浮选的 ASTM5 # 燃料油。将油乳化到胺溶液中 是这项技术成功的关键。捕收剂混合物中油的比例 约为 20 %。采用这个比例可以减少胺的消耗 ,并且 不影响浮选回收率。对应用柴油的选矿厂尾矿库中 的废水分析已超过一年 ,试验中没有发现有害的影 响。废水的特性类似于使用柴油以前的情况。检测 到苯酚的含量增加 ,但是这些苯酚可能来自另外的 源头 (如维修车间)的可能性。脂肪酸乳化的非极性 油曾经在瑞典和俄罗斯氧化铁矿阴离子捕收剂浮选 中得到成功的应用。 3 　阴离子捕收剂 氧化铁矿阴离子捕收剂浮选是过去铁选矿厂工 业实践的代表。Gelmbot sky 指出 :“显然 ,阳离子捕 收剂反浮选比阴离子捕收剂正浮选没有基本的技术 优势 ,对于每一种特定的情况 ,捕收剂的选择主要决 定于经济性和调整剂的效果”。 对低品位铁矿、表外矿和老尾矿 ,氧化铁矿的正 浮选似乎仍具有吸引力。然而 ,大多数实验室研究 表明 ,用阴离子捕收剂 (脂肪酸)或两性捕收剂 (肌氨 酸和磺化琥珀酸盐) 浮选氧化铁矿可生产含硅量高 的精矿。在这个体系中 ,硅酸钠不是有效的抑制剂。 由于其价格高 ,羟肟酸的应用潜力还未显示出来。 4 　抑制剂 在铁矿浮选中 ,淀粉是氧化铁矿物的常用抑制 剂 ,淀粉可以从几种植物 (如玉米、木薯、马铃薯、小 麦、大米和竹芋等) 中提取。在矿物工业中 ,玉米淀 粉至今是应用最广泛的一种。 从 1978 年 ,巴西就在铁矿浮选中使用玉米淀 粉。这种药剂的商品名为 Collamil ,它由非常细和 纯的产品组成。直链淀粉和支链淀粉的干基总含量 达到 98 %～99 % ,还含有少量的纤维、矿物质、油和 52　2009. 1 - 2 　　　　　　　　　　国 　外 　金 　属 　矿 　选 　矿 　　　　　　　 蛋白质。这种淀粉用于 Samarco 选矿厂 ,也用在磷 酸盐选矿厂中。没有技术上的理由需要寻求替代 Collamil 的产品。相反的是 ,一个公司控制了淀粉 的供应垄断权 ,由于垄断导致了严重的商业问题 , Samarco 矿山完成了实验室规模替代 Collamil 淀粉 的研究。啤酒生产中的一种产品 (粗磨淀粉)具有商 业化的吸引力。使用了传统的淀粉 (Collamil 淀粉) 和非传统淀粉 (粗磨淀粉) 。它们的代表性物理化学 性质和粒度分析结果如表 1 所示。 工业实践结果表明 ,非传统淀粉的使用不会损 害选矿厂的冶金指标 ,即铁的回收率和精矿中有害 杂质的含量。 替代的非传统抑制剂的价格约为传统淀粉价格 的一半。有 8 个较强竞争力的不同的供应商 ,因此 , 淀粉用户比先前垄断时候有更宽松的环境。 表 1 　传统淀粉和非传统淀粉的物理化学特性和粒度组成 项　目 传统淀粉 非传统淀粉 水分/ % 131 5 131 00 淀粉含量/ % 8515 (干基为 99) 761 8 (干基为 891 9) 蛋白质含量/ % - 81 6 油含量/ % 110 01 6 纤维和矿物质含量/ % - 1 + 1000μm(16 目)含量/ % 0 + 600μm(28 目)含量/ % 20 + 300μm(48 目)含量/ % 981 0 + 212μm(65 目)含量/ % 991 5 + 149μm(100 目)含量/ % 0 100100 + 74μm(200 目)含量/ % 015 + 44μm(325 目)含量/ % 110 　　尽管工业实践证实 ,两种淀粉的性能相近 ,但传 统淀粉的供应商认为 ,淀粉中的蛋白质对浮选可能 有害。改进的哈里蒙德管微量浮选试验结果表明 , 蛋白质含量最丰富的玉米蛋白是赤铁矿的抑制剂 , 其抑制能力与支链淀粉和传统玉米淀粉相同。图 3 列出了在用玉米蛋白和其它抑制剂时 ,醚胺浓度对 赤铁矿的可浮性的函数关系。 非传统淀粉提供合适的工业指标不是偶然的。 从 Pinto 等人的图 4 所示微量浮选试验结果可知 , 支链淀粉是抑制赤铁矿更有效的淀粉化合物。一个 玉米淀粉产品供应商开发出了一种普通的改性淀粉 产品 ———“Waxy 玉米淀粉”,它的支链淀粉含量为 96 % ,而普通的黄玉米制成的淀粉中支链淀粉与直 链淀粉之比为 75 % ∶25 %。在工业上使用 Waxy 玉米淀粉的优势并没有看到 ,而产品也相当昂贵。 　　供给点心食品工业承受粗玉米粉的价格比矿物 工业承受的价格要高得多 ,因而迫使玉米工业提供 图 3 　玉米蛋白和其它抑制剂对石英的抑制作用 (抑制剂∶胺 = 2 ∶1 ;pH 11) △- 淀粉;x - 面筋; □- 直链淀粉; ◇- 支链淀粉; ○- 玉米蛋白 图 4 　赤铁矿的可浮性与抑制剂浓度的函数关系 ○- 淀粉 ; □- 直链淀粉 ; △- 支链淀粉 另外食品分离产品 ,当地称之为的“Fuba”产品。 “Fuba”比粗玉米粉细 ,含油量要高。玉米粒首先脱 去微生物 ,微生物主要含有蛋白质和油 ,它是一种有 价值的食品工业的产品。然后脱去微生物的粗玉米 用锤磨机干式研磨和去皮 ,以产出不同粒度的产品。 因为微生物和微生物的胚乳比谷粒其它部分软 ,所 以 ,较细的部分含油量高。从气泡周围膜的弹性理 论分析可知 ,油是泡沫抑制剂。一些小的淀粉供应 商偶尔没有为微生物找到市场 ,决定将整个玉米核 磨细。结果是淀粉含油量非常高 ,可能会超过 3 %。 其结果是 ,浮选过程中泡沫完全被抑制 ,其影响可达 连续数小时。 淀粉含油量高于 118 % ,就应考虑泡沫稳定性 的风险问题。如果矿石的烧损成分高 ,这种危险还 增大。 为了增大玉米淀粉的溶解度 ,有两个可能的方 62 　　　 　　　　国 　外 　金 　属 　矿 　选 　矿 　　　　　　　　　　　　2009. 1 - 2 　 法 :在 56 ℃的水中加热淀粉悬浮液或添加 NaO H。 由于在选矿厂中应用热水有一定的危险性 ,所以 ,目 前所有公司均采用苛性钠方案。由于 NaO H 成本 高 ,价格波动大 ,加热方案应受到关注 ,有可能变得 具有吸引力。 玉米不是淀粉的唯一天然来源 ,在许多国家的 热带地区 ,比如在巴西 ,称为木薯、树薯或 Yuca 的 植物遍地生长 ,几乎是野生的。产品的价格比玉米 低得多。从木薯中提取初级淀粉 ,由于其中蛋白质 和油的含量低 ,所以它具有淀粉 (支链淀粉 + 直链淀 粉)含量较高的优点。含油量低具有防止泡沫被抑 制的危险。凝胶溶液的黏度比玉米淀粉的高 ,这充 分说明 ,这种淀粉的分子量大。磨碎带有内表皮的 木薯根可获得一种低纯度产品“木薯屑”。这种廉价 产品对赤铁矿的抑制作用一直是可接受的。多年 来 ,木薯受到选矿厂管理层的广泛关注 ,但是商业化 的问题阻碍了它的广泛应用。在巴西没有大集团种 植木薯 ,联合供应必要数量的木薯屑产品还未获得 成功。当国际市场上大豆和玉米价格上涨时 ,人们 放弃种植木薯 ,而种植可以出口的大豆和玉米。 在欧洲 ,马铃薯淀粉已经应用于工业上 ,但没有 用于矿物工业的 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 。例如 ,植物马铃薯的分解比 玉米快得多。 从其它原料提供的抑制剂中 ,羧甲基纤维素 (CMC)是目前潜力最大的一种。从技术上已证明 这种药剂可以替代淀粉。分别对 Quadrangle 铁矿 的不同铁矿石开展使用商业品级的 CMC 系列实验 室研究 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 ,包括替代的用量和不同分子量的 CMC 试验。通常 ,全部 CMC 试验获得的精矿硅含量比 使用淀粉时低些 ,但迄今为止 ,CMC 试验获得的尾 矿铁品位略高。三种 CMC 的浮选试验结果列于图 5 中。 图 5 　三种 CMC用量对精矿铁 回收率和二氧化硅含量的影响 ( CMC1 是弱阳离子 CMC,CMC2 和 CMC3 是不同取代程度的阴离子 CMC) □- CMC1 ; △- CMC2 ; ◇- CMC3 　　从运行成本的竞争力来考虑 ,CMC 的操作用 量至多为淀粉的 1/ 5。CMC 试验的用量范围是淀 粉用量的 1/ 10～1/ 5。即使 CMC 用量为淀粉量的 1/ 10 时 ,一些 CMC 获得了相当好的结果。 在研究中的另一个选择是使用合成的絮凝剂类 聚合物 ,部分替代淀粉。对阴离子、阳离子和非离子 聚丙烯酰胺进行了实验室规模的试验。这些药剂高 得多的价格可以通过低得多的用量获得应用优势。 5 　起泡剂 尽管在美国铁矿反浮选中使用专用的起泡剂 (乙醇和聚丙烯乙二醇)存有记录。但它们的使用不 是常用的工业实践。浮选是在胺类阳离子和分子组 分稳定的 p H 范围内进行 ,此时阳离子组分起捕收 剂作用 ,而分子组分起到起泡剂作用。用专用的起 泡剂部分替代胺的实验室研究正在进行中 (单矿物 浮选和矿石浮选) 。目前获得的结果是具有吸引力 的。用商业化生产的起泡剂进行的微量浮选试验结 果见图 6。 图 6 　用起泡剂替代胺的微浮选试验结果 ◇- MIBC; □- Yserol ; △- CYTEC F506 ; ○- Flotanol D14 ;x - Flotanol C7 ; ———- 无起泡剂 　　在一系列试验中 ,用合成的聚乙二醇类起泡剂 约替代 10 %胺总用量可提高浮选铁回收率和选择 性。松醇油起泡剂替代胺时也取得较好的结果。另 一方面 ,直链醇试验结果表明 ,与单用胺相比 ,浮选 指标没有改善。下一步至少在巴西的两个选矿厂中 进行工业规模试验。 6 　非离子表面活性剂 Filho L 等人进行了实验室规模的非离子表面 活性剂对用醚胺阳离子捕收剂浮选石英的影响试 验。所试验的药剂是乙氧化的壬基苯酚 ,其中有两 个或四个乙烯氧化物和乙氧化的脂肪醇。有两个乙 烯氧化物的壬基苯酚与醚胺按 1 ∶4 比例联合使用 , (下转第 79 页) 72　2009. 1 - 2 　　　　　　　　　　国 　外 　金 　属 　矿 　选 　矿 　　　　　　　 图 9 　在有和没有硫酸铜存在时用不锈钢( SS)和低碳钢 ( MS)磨矿介质磨矿后 ,磁黄铁矿的品位 - 回收率曲线 ■- SS ,CuSO4 ; □- SS; ▲- MS,CuSO4 ; △- MS 电位都比文献中的报导的数据要高。 在添加捕收剂的浮选过程中 ,黄铜矿、镍黄铁 矿、磁黄铁矿的浮选回收率降低顺序与矿物电极降 低顺序一致 :黄铜矿 > 镍黄铁矿 > 磁黄铁矿。黄铜 矿电极与巯基捕收剂反应强烈 ,但反应不受磨矿介 质及硫酸铜的添加影响。黄铜矿是条件改变影响其 浮选回收率最小的硫化矿物 ,此时它的电极电位的 变化非常小。 水回收量和固体回收率表明 ,在用低碳钢磨矿 介质时 ,铁的存在导致了泡沫稳定性增大 ,硫酸铜的 添加降低了泡沫的稳定性 ,特别是在不锈钢磨矿介 质中。在用低碳钢磨矿介质时 ,硫酸铜对泡沫的去 稳定与铁提高泡沫的稳定性相互抵消。水回收量的 变化显示了在评价浮选效果中泡沫稳定性的重要 性。 在用低碳钢磨矿介质时 ,硫酸铜的添加增加了 镍的回收率 ,这是由于铜离子活化所引起的。在用 低碳钢磨矿介质时 ,浮选速率比在用不锈钢时的浮 选速率快 ,这是由于在用低碳钢磨矿介质时 ,泡沫具 有更高的稳定性。 在用低碳钢磨矿介质时 ,磁黄铁矿电极电位低 于形成双黄药的可逆电位 ,从而降低了磁黄铁矿的 浮选回收率。硫酸铜的添加显著改善了磁黄铁矿的 可浮性 ,这是由于在碱性条件下铜离子对磁黄铁矿 的活化所引起的。然而 ,铜离子对磁黄铁矿的活化 效果并不能通过电化学测定显示出来 ,这可能是化 学活化 ,而不是电化学活化。 本研究的测定结果有助于进一步了解磨矿介质 种类和硫酸铜添加量对铂族金属矿石矿浆化学环境 的变化和不同硫化矿物可浮性的变化 ,但是 ,由于矿 石中硫化矿物含量偏低 ,从而限制了单一电化学测 量对这种矿石的实用性。 (王小河 :雨 　田) (090117) (上接第 27 页) 可提高石英的可浮性 20 %。药剂也明显改善了系 统的泡沫特性 ,降低了系统的表面张力。 7 　结　论 在铁矿浮选的工业实践中 ,传统的阳离子反浮 选流程用醚胺作为石英的捕收剂 ,胶凝玉米淀粉作 为氧化铁矿物的抑制剂。 在工业实践中已经选择了混合捕收剂用药技 术 ,混合使用一元胺和二元胺 ,用燃料油部分替代 胺。 已成功地用食品工业使用的低纯度产品 (木薯 淀粉) 来代替高纯度的玉米淀粉 (干基 99 %的淀 粉) 。 淀粉中的油含量是一个重要的影响因素 ,因为 油会抑制泡沫的产生。 选矿厂脱泥段优化后 ,可降低苛性钠的消耗量。 (周海波 ;肖力子) (090105) 97　2009. 1 - 2 　　　　　　　　　　国 　外 　金 　属 　矿 　选 　矿