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磁化处理对微细粒赤铁矿浮选的影响与机理研究

发布日期:2020-09-14  来源:金属矿山  作者:向 军  浏览次数:1618
         为了提高微细粒赤矿浮选的分选效果,分别对浮选用去离子水和油酸钠溶液进行磁化预处理,研究了磁化预处理对微细粒赤铁矿和石英浮选效果的影响。结果表明,磁化水和磁化药剂均能显著提高微细粒赤铁矿的浮选回收率,且对石英有一定的抑制作用。在 pH=9、磁场强度 400 mT 时磁化水 7 min,赤铁矿浮选回收率最高达到 83.15%,比未磁化时提高了 10.79 个百分点;在 pH=9、磁场强度 100 mT 时磁化药剂 7 min,赤铁矿浮选回收率最高达到 80.14%,比未磁化时提高了 7.78 个百分点,说明磁化水对赤铁矿浮选的影响要大于磁化药剂。通过对磁化处理前后赤铁矿表面的 ζ 电位测定发现,磁化处理后的赤铁矿表面的 ζ 电位绝对值增大,说明磁化处理可以促进油酸根在赤铁矿表面的吸附。红外光谱分析结果表明,磁化处理可以增强油酸根在赤铁矿表面的物理吸附和化学吸附作用。通过对矿物表面质点反应的热力学计算可知,经过磁化处理有可能会促进 Fe3+与 Ol- 反应正向进行,使赤铁矿表面吸附更多的油酸铁从而增加赤铁矿的可浮性。我国铁矿资源丰富,但是其中的 1/9为鲕状赤铁矿,如我国南方的宁乡式铁矿、北方的宣龙式铁矿[1]。鲕状赤铁矿石由于其结构复杂、成矿机制复杂、矿物种类繁多,需要对其细磨才能得到充分单体解离[2]。但常规的选矿方法难以对微细粒赤铁矿起到有效的选别,因此,探索增强微细粒赤铁矿浮选指标的途径非常有必要。

近年来,关于磁化处理的研究不断深入,磁化处理所应用的领域也不断扩大。磁化处理的使用最初源自于 1945年比利时工程师 T.维尔马林发明的用磁化水减少锅炉炉垢形成技术,至今已经有半个多世纪的历史[3]。磁化处理直接作用于浮选液相,可以改变浮选条件从而对浮选起到特定的效果。研究表明,在微细粒赤铁矿浮选过程中,引入磁处理技术能够改变浮选条件,从而影响浮选结果。所谓磁处理是指利用磁场对非铁磁性流体的作用,使被作用物质的性质产生某些变化,从而达到改善生产效益和使用效益的一种技术,通常称之为磁处理技术或磁化技术[4]。李青青等[5]在 pH=8、磁场强度为 200 mT时,分别对油酸钠磁化 10 min、水和矿浆磁化 30 min 的情况下,萤石的浮选回收率分别为94.48%、93.07%、91.48%,相比于未磁化情况,回收率分别提高了 7.60、6.19、4.60个百分点。李建军等[6]对泥水进行磁化处理,煤泥水颗粒的表面ζ电位绝对值从 30.5 mV 降至 20.1 mV,并且通过研究发现磁化处理可以减薄悬浮颗粒表面的水化膜,同时发现磁化处理还会影响煤泥水的沉降速率、上清液的透光率等。基于此,本研究从磁化处理的思路出发,研究了对去离子水和浮选药剂进行磁化预处理后对微细粒赤铁矿浮选行为的影响和机理,为微细粒赤铁矿的分选提供新的技术支持。

微细粒赤铁矿和石英单矿物浮选试验表明,在 pH=9,油酸钠浓度为 5.25×10-4 mol/L时,去离子水和油酸钠分别在磁场强度为 400 mT、300 mT 和 100mT的条件下磁化 7 min赤铁矿浮选效果最佳,赤铁矿在 磁 化 水 作 用 下 的 浮 选 回 收 率 分 别 为 83.15%、79.68%和 77.60%。相比于未磁化时回收率分别提高了 10.79、7.32 和 5.24 个百分点。赤铁矿在磁化药剂作用下的浮选回收率分别依次为 74.44%、76.22% 和80.14%,相比于未磁化时回收率分别提高了 2.08、3.86 和 7.78 个百分点。石英在该条件下回收率始终低于 5%。从浮选结果可以看出磁化水的作用效果优于磁化药剂。 油酸钠体系下赤铁矿颗粒经过磁化水和磁化药剂处理后,赤铁矿表面ζ电位绝对值呈现出先增大后减小的趋势。在磁场强度为 400 mT、300 mT 和100 mT,磁化水作用 7 min时,赤铁矿表面ζ电位绝对值达到最大值,分别为 37.32 mV、33.35 mV 和 34.74mV,相比于未磁化时分别增加了 9.442 mV、5.46 mV和 6.86 mV;磁化对药剂作用 7 min 时,赤铁矿的 ζ 电位绝对值达到最大值,分别为 32.67 mV、33.93 mV 和36.19 mV,相比于未磁化时分别增加了 4.79 mV、6.05mV 和 8.31 mV。说明磁化处理可以促进油酸根在赤铁矿表面的吸附,这与浮选结果一致。 红外光谱研究结果表明:赤铁矿与油酸钠之间除了物理吸附外还存在化学吸附,油酸根与铁离子结合形成难溶物吸附在赤铁矿表面,磁化作用对油酸在赤铁矿表面的吸附具有促进作用。磁化处理会降低油酸根在石英表面的吸附,对石英的上浮具有一定的抑制作用。 通过对油酸钠与矿物表面质点反应的热力学计算发现磁化处理可能会促进 Fe3+与 Ol- 反应正向进行,从而使油酸铁的含量也增大,赤铁矿表面所吸附的油酸铁增加。

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