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浮选分离主要用于从细粒状和颗粒状赤铁矿中提取铁。如果用其他方法难以回收小于10μm的细矿颗粒,可采用浮选分离法。
目前常用的是泡沫浮选。其原理是通过在浮选机中加水将赤铁矿磨成浆液,然后搅拌、充气,产生大量分散气泡。部分可漂浮矿物附着在气泡上,漂浮到矿浆表面形成泡沫(精矿),而非漂浮的脉石(尾矿)则留在矿浆中,实现从赤铁矿中提铁。
赤铁矿浮选分离
(1) 浮选剂
浮选前,请选择正确的浮选药剂,药剂的选择和操作会影响最终的浮选指标。
浮选药剂是浮选过程中使用的化学药剂。它可以调节赤铁矿的表面性质,提高或降低矿物的可浮性,使矿浆和泡沫的性质更利于选矿。
根据功能的不同,浮选药剂通常分为捕收剂、起泡剂和调节剂三大类。
捕收剂:旨在通过改变矿物表面的疏水性来收集目标矿物,使漂浮的矿物颗粒附着在气泡上。捕收剂按性质可分为非极性捕收剂、阴离子捕收剂和阳离子捕收剂,包括烷基二硫代磷酸或其盐类、黄原酸盐类、脂肪酸类和脂肪胺类;
起泡剂:旨在收集产生可浮选矿物的泡沫层,可提高浮选过程中的气泡矿化程度和稳定性。常用的发泡剂有萜烯油、甲酚酸和酒精;
调节剂:旨在改变矿石颗粒表面的性质,调节矿物与捕收剂之间的相互作用,调节矿浆的性质。
根据用途,调节剂可分为六类。
① 活化剂:旨在促进捕收剂和矿物的作用,提高矿物的可浮性。常用的活化剂有硫酸铜和硫化钠;
②抑制剂:旨在减弱捕收剂和矿物的作用,降低矿物的可浮性。常用的缓蚀剂有石灰、硫化钠、二氧化硫、氰化钠和可溶性明胶;
③ pH值调节剂:旨在调节矿浆的pH值,控制矿物质的性质、矿浆的化学成分和药剂的作用条件,以提高浮选效果。常用的调节剂有石灰、碳酸钠、氢氧化钠和硫酸;
④ 分散剂:旨在促进细泥在浆料中的分散。常用的分散剂有水玻璃和Na 2 CO 3;
⑤ 絮凝剂:旨在促进细泥在浆液中的凝聚,加快水中的沉降速度。常用的絮凝剂有淀粉和聚丙烯酰胺;
⑥消泡剂:旨在促进减弱矿化泡沫的稳定性,消除泡沫过多对分选效果和泡沫输送的不利影响。常用的消泡剂是三聚磷酸钠。
试剂的种类和数量必须通过矿石浮选试验研究确定,然后在工业条件下进行验证。增加捕收剂和发泡剂的用量,可以提高浮选速度,获得较好的浮选指标。但过量添加会降低回收率和精矿质量。缓蚀剂和活化剂也应适量,添加过多或不足都会降低浮选指数。
给药点会影响试剂的有效性。球磨机中经常加入不溶性捕收剂、pH值调节剂和抑制剂。相互抵消的试剂分别添加。一般在第一种试剂完全生效后,再加入第二种试剂。
投加方式有一次性添加和分批添加。一次性添加的方法简单,效果强,所以经常使用。对于分批加入的方法,适用于容易被泡沫带走、在浆液中易起反应、对用量有严格控制要求的药剂。为了达到更好的效果,不同结构的试剂往往按比例混合。
(2)赤铁矿浮选工艺
根据矿化泡沫的价值,赤铁矿浮选工艺分为赤铁矿正浮选和赤铁矿反浮选。
赤铁矿正浮选是用泡沫刮出有用的矿物,同时丢弃无用的脉石矿物(尾矿)。而赤铁矿反浮选则是用泡沫刮去无用的矿物,将有用的矿物排出。
总之,正浮选的泡沫是有用的矿物,反浮选的泡沫是无用的矿物。
正浮选VS反浮选
浮选工艺 | 试剂 | 应用 | 优点 | 缺点 |
正浮选 | 脂肪酸或烃基硫酸盐和石油磺酸盐 | 适用于矿物成分简单、铁矿可浮性好、含泥量低的低品位矿石 | 处方简单,成本低,操作方便。 | 往往有粘稠的泡沫,难以浓缩和过滤。 |
反浮选 | 阳离子捕收剂 | 适用于成分复杂的高品位矿石 | 简化工艺,避免脱泥,减少铁矿物质的损失。 |
试剂复杂,消耗量大,尾矿处理(pH值高达11)。 |
阴离子捕收剂 | 用于含可浮石英的高品位矿石 | 铁矿石的组成和污泥含量对浮选指标的影响很小,易于浓缩和过滤。 |
赤铁矿正浮选与反浮选在试剂选择和应用范围上都有区别。从赤铁矿的性质来看,反浮选比正浮选更有优势。
赤铁矿正浮选:采用阴离子捕收剂(脂肪酸或烃基硫酸盐和石油磺酸盐)在弱碱性或弱酸性矿浆中进行浮选。碳酸钠用于分散污泥和沉淀多价有害金属离子。
赤铁矿反浮选:采用阴离子或阳离子捕收剂。阳离子捕收剂用碳酸钠调节矿浆pH=8-9,用淀粉、糊精等抑制铁矿物,再用胺类捕收剂(醚胺、脂肪胺)浮选石英脉石。而阴离子捕收剂用氢氧化钠或氢氧化钠和碳酸钠将纸浆的pH值调节到11以上,用淀粉和糊精抑制赤铁矿,用氯化钙活化石英,然后用捕收剂(脂肪酸) 来捕获石英脉石。