载体浮选工艺的应用与机理研究进展_

载体浮选工艺的应用与机理研究进展王朋杰浮选法是最重要的选矿方法之一。随着经济建设对矿产资源需求的增加，贫、细矿产资源的开发利用越来越重要。常规浮选法在回收细粒、超细粒矿物方面存在的主要问题是随着磨矿细度的提高，次生矿泥含量增多，恶化了浮选环境，即使增大浮选药剂的用量，也难以取得满意的指标。载体浮选工艺的研究，最初是以石灰石作为载体，从高岭土中除去钛杂质，近年来的研究和实践表明，载体浮选已成为一种专门的、有效地针对细粒矿物选别的方法。载体浮选工艺通常分为常规载体浮选工艺和自生载体浮选工艺。 1常规载体浮选工艺常规载体浮选工艺是利用其它易浮的较粗矿粒做载体，选择性地粘附微、细粒目的矿物并与之一起浮出的方法。在常规载体浮选工艺中，作为载体的矿物与需要选别出的微、细粒矿物不是同一种矿物。该工艺主要是用于脱除待选物料中的杂质。为了降低土耳其某高岭土矿精矿中SO3(主要是明矾石)的含量，S·科卡等利用粗粒方解石做明矾石浮选的载体，进行了系统的浮选试验研究。结果表明，在捕收剂油酸钠用量为1kg/t、矿浆pH为11、载体粒度为0.053～0.038 mm、载体与高岭土比值为10、捕收剂搅拌时间为15 min、搅拌速度为1750 r/min、矿浆温度为450C分选条件下，高岭土精矿中SO3的含量从8.03降到了1.03，取得了很好的试验结果。国外有人以疏水强的粗粒煤作为载体对低品位难浮褐煤泥(-0.038 mm)进行了浮选试验研究，试验结果表明，载体粒度、细泥与载体量对浮选过程有重要的影响。在合适的条件下，用疏水性强的粗粒煤作为载体、异辛醇作为浮选药剂，可从含灰16.3、硫2.0的褐煤泥中得到含灰8.30、硫0.72的精煤，回收率为81.00。带少许电荷的载体粒子和高负电荷的褐煤细粒的静电引力作用是其取得良好浮选指标的重要原因。梁瑞禄、沼田芳明等人做了不同载体种类对微细粒锡矿石浮选影响的试验研究，研究结果表明，在以油酸钠作捕收剂的条件下，与常规浮选相比，石英、锡矿石、方铅矿、白铅矿等4种载体均能显著提高微细粒锡矿石的回收率。进一步的研究表明，以粗粒白铅矿和粗粒锡矿石为载体，在不同的载体粒度、搅拌速度、搅拌时间、浮选时间、矿浆pH、载体比例等条件下，虽然目的矿物回收率不同，但它们的变化趋势相似。国外曾经有人在处理黏土矿物时，利用粗粒方解石为载体，在pH=10.15的条件下，用油酸作捕收剂，除去黏土中的微细粒锐钛矿，所得黏土精矿中的TiO2残留量由原来的72下降到39，同时黏土的回收率高达92。 V.波兹库尔特等进行了用磁铁矿作载体浮选分离长石和石英的试验研究。在有、无十二胺捕收剂存在的条件下，利用石英、斜长石、微斜长石和磁铁矿的Zeta电位的不同进行了磁载体分选试验，结果表明，在十二胺浓度为9.375×10-5mol/L、煤油用量2.1kg/t的条件下，石英和微斜长石在pH=9.5时可与钠长石分离;在pH=6时，石英和微斜长石也能达到一定程度的分离。 2自生载体浮选工艺自生载体浮选工艺是利用同一种矿物作载体的浮选工艺。与常规载体浮选工艺相比，它不需要进行载体与被载带矿物的分离。同时，经过药剂处理过的粗矿粒(一般为浮选粗精矿)使自身载带的药剂得到更好的分散和被吸收，从而降低总的药剂用量，节约生产成本。朱阳戈等对20～0μm微细粒钛铁矿进行了详细的自载体作用及机理的浮选试验研究。试验结果表明：微细粒钛铁矿浮选中自载体作用显著，当粗粒载体比例在50以上时就能体现出良好的浮选效果。应用载体浮选工艺分选攀枝花难处理微细粒钛铁矿，与细粒矿物单独浮选作对比，0～20μm粒级钛铁矿的回收率由52.56%提高到61.96%。中南大学在凡口铅锌矿利用自生载体浮选技术，在常规浮选设备中实现了细粒矿石的浮选回收。以硫化铅锌矿原矿作为载体加入到矿泥中，与矿泥单独浮选相比，铅锌回收率分别提高了6和12个百分点。该技术也在硫化-氧化混合铜矿和-19μm细粒钛铁矿等微细粒矿物的分选中取得了很好的效果。郭建斌用粗粒赤铁矿作载体进行了东鞍山-0.01mm赤铁矿与石英混合矿(TFe品位35)的浮选试验研究，在油酸浓度为2.5×10-4mol/L，pH值为8、载体粒度为50～25μm、载体比例为40的条件下，取得了品位64.20、回收率90.76的精矿。赵华伦等对西藏某高氧化率难选铜矿进行了系统的浮选试验研究，最终确定采用浸出—沉淀—载体浮选的工艺，利用硫化铜精矿(含铜24左右)作为载体对难选细粒氧化铜进行回收，闭路试验取得了铜精矿品位21.25，回收率94.26的良好指标。邱冠周等对湖南瑶岗仙的钨矿进行了载体浮选研究，以-5μm黑钨矿与-20μm石英按一定的比例进行混合，混合矿的品位为WO30.3%。最终在以苯乙烯膦酸(浓度为2.6×10-4mol/L)为捕收剂、pH=6.6～6.9、载体粒度38～25μm、与-5μm粒级比例为3：2、调浆速度为2900r/min、调浆时间30min的条件下，获得了含钨74.98、回收率79.47的精矿产品，精矿品位和回收率比常规浮选分别提高了2l和38个百分点。张斌等不仅介绍了Colins和Read用方解石作载体，采用塔尔油和分子量较大的烃油作捕收剂分离锐钛矿的研究成果，而且还介绍了Cristoveanu和Meech用较粗的赤铁矿作载体，利用煤油和油酸盐作为捕收剂分离赤铁矿矿泥的工业试验。张康生以载体浮选理论为指导，结合生产实际，采取向凡口选矿厂矿泥中加入粒度较粗的易浮砂矿作为载体，在铅锌精矿品位稳定的前提下，能分别提高铅锌的回收率4.08和5.87个百分点。胡为柏总结了4种典型的自生载体浮选工艺流程：不均匀浸染的矿石—分级—矿泥自生载体浮选—矿砂浮选;部分氧化的复杂硫化矿—氧化矿矿泥利用硫化矿浮选精矿为自生载体进行浮选;复杂的铁矿石—磁选—磁精作为弱磁性产品浮选的载体;氧化了的难选的非晶形硫化铜矿石—硫化矿浮选—硫化矿精矿作为氧化矿浸出、CuS沉淀产物的自生载体浮选。 3载体浮选机理探讨载体浮选工艺出现以后，许多学者就进行了自载体浮选机理的研究。早期的研究者通过“矿泥罩盖”的原理对其作了定性的说明;后来有人从“载体效应”、“助凝效应”和“中介效应”三个方面进行了更详细的机理研究。邱冠周等通过对微细粒黑钨矿自载体浮选试验研究，提出了“碰撞一粘附”的机理，并从动力学和热力学两方面进行了探讨与阐释。从动力学方面来说，强烈的搅拌作用是载体浮选取得较好效果的必要条件，其一，不同粒径的颗粒具有不同的碰撞速率，微细粒对载体之间的碰撞速率远远大于微细粒之间的团聚速率，这就使得微细粒能够聚集成大的颗粒，达到较好的上浮粒径;其二，强烈搅拌带给矿浆中颗粒的能量能够克服颗粒碰撞时介质阻力及颗粒间相互作用的“能垒”。从热力学方面来说，首先微细粒与载体间的粘附，主要取决于捕收剂在矿物表面的吸附量及疏水基间的缔合力;其次，微细粒从载体上脱附，取决于疏水性颗粒间的粘结力或“抗剪强度”。朱阳戈等通过观察加入了载体并调浆后矿浆粒度变化发现，粗细粒混合调浆后，由于粗粒矿物的载体、中介和助凝作用，细粒矿物在粗粒载体上发生粘附，使矿粒表观粒度增加，细粒级含量降低，尤其是5 μm以下粒级含量明显减少，优化了浮选环境，有利于获得更好的浮选效果。因此，自载体浮选提高了微细粒级的浮选速率，而“碰撞一粘附”过程又受到有关物理、化学、几何等因素的相互制约。 4结语随着贫、细、杂矿物开发力度加大和对精矿质量要求的提高，深度磨矿将成为未来选矿技术的必然选择，因此次生矿泥的量也将急剧增加。载体浮选工艺作为一种有效回收微细粒矿物的方法，其不仅能降低企业的浮选药剂生产成本、减少向环境排放残余药剂的总量，而且能提高金属回收率。因此随着载体浮选工艺技术的日臻完善，相信其必将得到更广泛的应用。

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