一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法

1.本发明涉及矿物反浮选技术领域，具体涉及一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法。


背景技术：

2.钢铁是国家工业建设和社会发展的重要资源，钢铁制品广泛应用于航空航天、冶金、化工等领域，随着我国工业生产对铁矿资源的需求日益增大，导致易于选别的铁矿资源被大量开发，难选铁矿逐渐成为当今铁矿开采的主体，因此提高我国铁矿资源综合利用率至关重要。
3.赤铁矿、镜铁矿是常见的氧化铁矿物，大自然中常与硅酸盐类脉石矿物(绿泥石、霓石等)伴生，两种矿物间具有相似的密度和比磁化系数，使用传统磁选、重选等手段很难达到理想的分离效果。使用浮选工艺时，铁矿石与含铁硅酸盐脉石均会溶出fe离子，因此浮选药剂会同时对两种矿物产生吸附，使两矿物难以有效分离，造成铁精矿品位大幅下降，因此通过药剂对含铁硅酸盐脉石的预先吸附可在不影响铁矿石回收率的基础上提高脉石回收率，是促进两矿物浮选分离的有效手段。
4.中国发明专利cn202110653078公开了一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选药剂及浮选方法，合成了多种包含苯环与磷酸基团的新型化合物，将其用作钛铁矿的浮选捕收剂，与目前常用的捕收剂油酸及脂肪酸类物质相比，由于该类化合物具有的苯环和磷酸基团加强了分子内协同捕收作用，进一步增强了钛铁矿与其伴生脉石的分离效率，有效提升钛铁矿的精矿品位。
5.中国发明专利cn202111418550.1公开了一种含铁硅酸盐脉石矿物的浮选分离方法，该方法在优选ph9～10环境下，在浮选实验前添加十三吗啉，该药剂可对脉石矿物产生良好的吸附效果，并在此基础上继续进行浮选实验并且通过抑制剂和捕收剂共同作用实现分离铁矿与脉石的作用，可以有效提升铁矿与脉石的分离效率。以上专利均涉及对脉石矿物的浮选分离技术，但研发新型药剂成本昂贵，且实际生产矿浆环境更加复杂，如何使用绿色安全药剂进一步实现铁矿石与含铁硅酸盐的高效分离，并将其快速应用于实际生产，也是行业内待解决的重要问题之一。
6.鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。


技术实现要素：

7.本发明的目的解决现有的含铁硅酸盐脉石矿物的浮选分离方法中研发新型药剂成本昂贵，且实际生产矿浆环境更加复杂的问题，提供了一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法。
8.为了实现上述目的，本发明公开了一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，包括以下步骤：
9.s1，将铁矿石与含铁硅酸盐矿物样品进行破碎、分拣，并研磨至粒度范围为-0.074
+0.044μm作为浮选试样；
10.s2，将矿物与水混合成矿浆，通过ph调节剂控制岩浆ph值为6～8；
11.s3，将矿浆与螯合捕收剂混合并充分搅拌；
12.s4，继续向步骤s3中得到的矿浆中加入抑制剂，待搅拌均匀后继续加入捕收剂；
13.s5，将步骤s4所得矿浆进行单矿物浮选，将浮选后槽内产品和泡沫产品分别过滤、烘干并计算回收率。
14.所述步骤s1中含铁硅酸盐矿物为绿泥石、霓石，铁矿石为镜铁矿。
15.所述步骤s2中ph调节剂为盐酸和氢氧化钠，所述盐酸的浓度为1mol/l，所述氢氧化钠的浓度为0.1mol/l。
16.所述步骤s3中螯合捕收剂为苯并三唑、n-亚硝基苯胲铵、1-萘羟肟酸中的任意一种，结构式如下所示：
[0017][0018]
所述步骤s3中螯合捕收剂用量为0～60mg/l。
[0019]
所述步骤s3中螯合捕收剂用量为6～15mg/l。
[0020]
所述步骤s4中抑制剂为淀粉或糊精，所述抑制剂的用量为0～120mg/l，所述步骤s4中捕收剂为十二胺，所述捕收剂的用量为0～50mg/l。
[0021]
所述步骤s4中抑制剂为淀粉或糊精，所述抑制剂的用量为30mg/l，所述步骤s4中捕收剂为十二胺，所述捕收剂的用量为30mg/l。
[0022]
所述步骤s3、s4中搅拌时间为2～3min。
[0023]
所述步骤s5中浮选时间为4～5min。
[0024]
本发明将螯合捕收剂应用于脉石矿物的提前浮选吸附中，由于以绿泥石、霓石为代表的含铁硅酸盐脉石中含有一定的镁、铝、钠等元素作为次要元素，因此若在浮选试验前添加螯合捕收剂可以预先与脉石中次要元素位点形成特异元素靶向吸附，生成环状螯合物，环状螯合物产生空间位阻并阻碍了后续糊精在脉石上的吸附，但由于螯合捕收剂非极性烃基团较少，其捕收能力有限，因此在继续加入捕收剂十二胺后，螯合捕收剂与十二胺在静电吸引作用下结合，增强了含铁硅酸盐脉石的可浮性。由于镜铁矿结构构成简单元素单一，导致螯合捕收剂的吸附量低于糊精，这使得螯合捕收剂容易脱离竞争吸附，大量糊精吸附在镜铁矿表面，提高了镜铁矿的亲水性，造成镜铁矿的选择性抑制。从而扩大两矿物的回收差距，因此可通过反浮选手段实现铁矿石与含铁硅酸盐脉石的分离，提高铁精矿的品位，实现螯合捕收剂的突破性应用。
[0025]
与现有技术比较本发明的有益效果在于：
[0026]
1、本发明提供的反浮选分离方法与常规浮选流程相比，在常规浮选过程前加入螯合捕收剂，将其作为预先吸附药剂，基于螯合捕收剂对镁、铝、钠元素位点的特异性吸附，与元素位点形成多元螯合环状结构，形成空间位阻并有效削弱了抑制剂对脉石的抑制效果，
同时通过十二胺优秀的捕收效率，可有效提升含铁硅酸盐矿物回收率差异，进一步提升所得铁精矿品位，实现铁矿石与含铁硅酸盐矿物的高效分离；
[0027]
2、本发明选用小分子有机物糊精作为浮选实验的抑制剂，糊精与淀粉对铁抑制能力相当，能大幅提升铁矿石亲水性，但由于糊精本身没有长分子链，无法对层状含铁硅酸盐矿物表面产生掩盖屏蔽作用，对硅酸盐类矿物吸附较弱，对铁原子的选择抑制性优于淀粉；
[0028]
3、本发明中加入螯合捕收剂不影响抑制剂糊精对铁矿石的抑制，通过反浮选手段提高了铁精矿的品位和分选效率，进一步提高了生产效益。
附图说明
[0029]
图1为本发明实施例1～6及对比例1～2中单矿物的浮选流程示意图；
[0030]
图2为螯合捕收剂(苯并三唑)用量对镜铁矿与绿泥石、霓石的最佳用量曲线图；
[0031]
图3为矿浆ph对绿泥石、霓石、镜铁矿浮选效果的影响；
[0032]
图4为ph＝7时抑制淀粉(a)、糊精(b)用量对绿泥石、霓石、镜铁矿浮选效果的影响；
[0033]
图5为螯合捕收剂(n-亚硝基苯胲铵)浮选最佳用量曲线图；
[0034]
图6为螯合捕收剂(n-亚硝基苯胲铵)浮选最佳ph曲线图；
[0035]
图7为螯合捕收剂(1-萘羟肟酸)浮选最佳用量及最佳ph曲线图；
[0036]
图8为实施例5、6中二元混合矿的浮选流程示意图。
具体实施方式
[0037]
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0038]
所述绿泥石及镜铁矿矿样均取自安徽霍邱李楼铁矿，霓石矿样取自内蒙古白云鄂博矿区，镜铁矿原矿fe品位为59.47％。
[0039]
实施例1
[0040]
为了验证本发明浮选药剂在各组分矿浆中的分选效果，将常规浮选药剂组合与预吸附药剂组合进行组合，该实施例具体步骤如下：
[0041]
取200g的绿泥石和镜铁矿，通过球磨机粉碎并使用筛子干筛至粒度范围-0.074+0.044μm，经清洗、干燥后将2g绿泥石或镜铁矿分别放入浮选槽中与水混合均匀制成矿浆。
[0042]
在矿浆中添加ph调整剂将ph调整到最佳，搅拌2min后优先加入苯并三唑并搅拌均匀，后继续加入抑制剂糊精、十二胺并分别搅拌2min，抑制剂用量为30mg/l，捕收剂十二胺用量为30mg/l，搅拌充气1min后刮取与泡沫一同上浮的精矿，持续5min，结束后将精矿和尾矿分别烘干并称重。
[0043]
为了确定苯并三唑最佳用量及矿浆最佳ph，在上述实验条件的基础上，将初始试验ph值调整为7，并分别选择3mg/l，6mg/l，9mg/l，15mg/l，30mg/l用量条件进行浮选试验，固定最佳用量后进行最佳ph浮选试验，根据图2，3结果可表明螯合捕收剂苯并三唑在绿泥石、镜铁矿体系中最佳用量为9mg/l，最佳ph值为8，此时回收率差异可达约70％。
[0044]
实施例2
[0045]
实施例2提供的反浮选含铁硅酸盐方法，与实施例1相比，不同之处在于，选择另一种含铁硅酸盐矿物霓石作为浮选试验的主要矿物之一，并选择了与之对应的最佳用量及
ph，其他步骤与实施例1基本相同，在此不再赘述，试验结果如图2，3所示。
[0046]
螯合捕收剂苯并三唑在霓石、镜铁矿浮选体系中最佳用量为15mg/l，最佳ph值为8，此时霓石回收率可达85.45％，镜铁矿回收率为18.9％。
[0047]
对比例1
[0048]
为了对比本发明与常规浮选的差异，使用淀粉作为抑制剂，十二胺为捕收剂进行常浮选试验，该对比例具体步骤如下：
[0049]
取200g的绿泥石和镜铁矿，通过球磨机粉碎并使用筛子干筛至粒度范围-0.074+0.044μm，经清洗、干燥后将2g绿泥石或镜铁矿分别放入浮选槽中与水混合均匀制成矿浆。
[0050]
在矿浆中添加ph调整剂将ph调整到7，搅拌2min后加入抑制剂淀粉、十二胺并分别搅拌2min，抑制剂用量从10mg/l增至120mg/l，捕收剂十二胺用量固定为30mg/l，搅拌充气1min后刮取与泡沫一同上浮的精矿，持续5min，结束后将精矿和尾矿分别烘干并称重。
[0051]
对比例2
[0052]
为了对比本发明与常规浮选的差异，使用糊精作为抑制剂，十二胺为捕收剂进行常规浮选试验，该对比例具体步骤如下：
[0053]
取200g的绿泥石和镜铁矿，通过球磨机粉碎并使用筛子干筛至粒度范围-0.074+0.044μm，经清洗、干燥后将2g绿泥石或镜铁矿分别放入浮选槽中与水混合均匀制成矿浆。
[0054]
在矿浆中添加ph调整剂将ph调整到7，搅拌1min后加入抑制剂糊精、十二胺并分别搅拌1min，抑制剂用量从10mg/l增至120mg/l，捕收剂十二胺用量固定为30mg/l，搅拌充气1min后刮取与泡沫一同上浮的精矿，持续3min，结束后将精矿和尾矿分别烘干并称重。
[0055]
常规浮选实验结果及最佳回收率分别如图4所示，且试验结果证明相较淀粉，糊精对镜铁矿具有更强的选择抑制性，因此糊精更适宜作为本发明体系实验的抑制剂，最佳用量为30mg/l，此时绿泥石回收率25.22％；霓石回收率19.85％；镜铁矿回收率10.2％。
[0056]
由图2至图4结果表明在未添加螯合捕收剂前，淀粉对试验矿物均产生了极强的抑制作用，而糊精则表现出对镜铁矿的选择抑制性，表明抑制剂糊精更适宜作为本发明的体系抑制剂。本发明中螯合捕收剂(苯并三唑)的加入可以进一步扩大镜铁矿与其他含铁硅酸盐矿物间的回收率差异，且小分子抑制剂糊精在此体系中仍能保持对镜铁矿的优秀抑制效果，效果较淀粉更佳。在最佳用量完整预吸附药剂体系下，绿泥石与霓石回收率分别可达到88.69％和85.45％，相比常规浮选手段可使含铁硅酸盐脉石(绿泥石、霓石)回收率增加约50～60％，而镜铁矿回收率均低于20％，基于此可证明苯并三唑通过对特异性元素位点的螯合作用表现出优秀的选择性吸附，将其应用于含铁硅酸盐反浮选可获得优秀的分离效果。
[0057]
实施例3
[0058]
本实施例提供的反浮选含铁硅酸盐方法，与实施例1相比，不同之处在于，使用另一种螯合捕收剂n-亚硝基苯胲铵进行绿泥石、霓石、镜铁矿浮选最佳用量及ph实验，其他与实施例1相同，结果如图5和图6。
[0059]
实施例4
[0060]
本实施例提供的反浮选含铁硅酸盐方法，与实施例1相比，不同之处在于，另一种螯合捕收剂1-萘羟肟酸进行绿泥石、霓石、镜铁矿浮选最佳用量及ph实验，其他与实施例1相同，结果如图7所示。
[0061]
由图5-图7可以看出添加在该体系中加入螯合捕收剂对镜铁矿的回收率影响不明显，但能明显提升脉石的回收率，表明通过本发明的药剂体系可显著提升绿泥石、镜铁矿混合矿物中精矿和脉石的分离选择性，进一步提升浮选的精矿品位。
[0062]
实施例5
[0063]
为了验证本发明中预吸附药剂体系在多组分混合矿物中的分选效果，取200g的绿泥石、镜铁矿矿样，通过球磨机粉碎并使用筛子干筛至粒度范围-0.074+0.044μm，经清洗、干燥后将绿泥石、镜铁矿以质量比为3：2(共2g矿样)放入浮选槽中与水混合均匀制成矿浆。
[0064]
在矿浆中添加ph调整剂将ph调整到8，搅拌2min后优先加入苯并三唑并搅拌均匀，后继续加入抑制剂糊精、捕收剂十二胺并分别搅拌2min，搅拌充气1min后刮取与泡沫一同上浮的精矿，持续5min，结束后将精矿和尾矿分别烘干并称重，精矿品位及回收率如表3所示。
[0065]
单矿物实验表明苯并三唑对两脉石回收效率均为最佳，故选择苯并三唑作为后续混合矿实验主要药剂且用量为9mg/l，捕收剂十二胺用量为30mg/l，抑制剂用量为30mg/l，优选的，基于单矿物实验结果，选择小分子抑制剂糊精作为后续混合矿浮选抑制剂。
[0066]
表1二元混合矿物(绿泥石、镜铁矿)在不同药剂组合下铁品位及回收率
[0067][0068]
由表5可以看出添加苯并三唑后，精矿铁回收率可达82.99％，并得到品位50.3％的精矿，表明通过本发明的药剂体系可显著提升绿泥石、镜铁矿混合矿物中精矿和脉石的分离选择性，进一步提升浮选的精矿品位。
[0069]
实施例6
[0070]
为了验证本发明中预吸附药剂体系在多组分混合矿物中的分选效果，取200g的霓石、镜铁矿矿样，通过球磨机粉碎并使用筛子干筛至粒度范围-0.074+0.044μm，经清洗、干燥后将霓石、镜铁矿以质量比为3：2(共2g矿样)放入浮选槽中与水混合均匀制成矿浆。
[0071]
在矿浆中添加ph调整剂将ph调整到8，搅拌2min后优先加入苯并三唑并搅拌均匀，后继续加入抑制剂糊精、捕收剂十二胺并分别搅拌2min，搅拌充气1min后刮取与泡沫一同上浮的精矿，持续5min，结束后将精矿和尾矿分别烘干并称重，精矿品位及回收率如表4所示。
[0072]
螯合捕收剂苯并三唑用量为15mg/l，捕收剂十二胺用量为30mg/l，抑制剂糊精用量为30mg/l。
[0073]
表2二元混合矿物(霓石、镜铁矿)在不同药剂组合下铁品位及回收率
[0074][0075]
此时，可得到回收率为78.25％的铁精矿，其品位为48.28％，表明本发明的浮选方法可适用于两种含铁硅酸盐体系，并达到有效分离脉石与铁矿的效果。
[0076]
综上，本发明所设计的一种含铁硅酸盐脉石矿物反浮选分离方法相比常规浮选增加了螯合捕收剂的预吸附工序，通过对脉石的提前吸附与抑制剂对铁矿的抑制相结合，可在不影响铁矿石回收率基础上实现提高脉石回收率的功效，有效提升混合矿物铁精矿品位及回收率的目的，为解决铁矿与含铁硅酸盐脉石难分离问题提供了新的思路。
[0077]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，将铁矿石与含铁硅酸盐矿物样品进行破碎、分拣，并研磨至粒度范围为-0.074+0.044μm作为浮选试样；s2，将矿物与水混合成矿浆，通过ph调节剂控制岩浆ph值为6～8；s3，将矿浆与螯合捕收剂混合并充分搅拌；s4，继续向步骤s3中得到的矿浆中加入抑制剂，待搅拌均匀后继续加入捕收剂；s5，将步骤s4所得矿浆进行单矿物浮选，将浮选后槽内产品和泡沫产品分别过滤、烘干并计算回收率。2.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s1中含铁硅酸盐矿物为绿泥石、霓石，铁矿石为镜铁矿。3.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s2中ph调节剂为盐酸和氢氧化钠，所述盐酸的浓度为1mol/l，所述氢氧化钠的浓度为0.1mol/l。4.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s3中螯合捕收剂为苯并三唑、n-亚硝基苯胲铵、1-萘羟肟酸中的任意一种。5.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s3中螯合捕收剂用量为0～60mg/l。6.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s3中螯合捕收剂用量为6～15mg/l。7.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s4中抑制剂为淀粉或糊精，所述抑制剂的用量为0～120mg/l，所述步骤s4中捕收剂为十二胺，所述捕收剂的用量为0～50mg/l。8.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s4中抑制剂为淀粉或糊精，所述抑制剂的用量为30mg/l，所述步骤s4中捕收剂为十二胺，所述捕收剂的用量为30mg/l。9.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s3、s4中搅拌时间为2～3min。10.如权利要求1所述的一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，其特征在于，所述步骤s5中浮选时间为4～5min。

技术总结
本发明涉及矿物反浮选技术领域，具体涉及一种螯合捕收剂反浮选分离含铁硅酸盐脉石矿物的方法，该药剂组合主要是在适宜的pH条件下选用螯合捕收剂苯并三唑、N-亚硝基苯胲铵、1-萘羟肟酸中的一种作为浮选吸附前处理药剂，后续加入抑制剂、捕收剂并进行反浮选操作。本发明针对物化性质接近的含铁硅酸盐型铁矿难分离的问题，通过药剂组合对含铁硅酸盐镁、钠等元素的特异性吸附使抑制剂对铁矿及含铁硅酸盐的抑制效果产生差异，在不影响铁矿石回收率的基础上提高脉石回收率，增强矿物间分离效率，相比常规浮选流程，可以获得品位更高的铁精矿，实现含铁硅酸盐脉石矿物和铁矿石之间的高效分离。高效分离。高效分离。


技术研发人员：李明阳 张鹏鹏 杨诚 高翔鹏
受保护的技术使用者：安徽工业大学
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/9/14