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1、难选铁矿石的分步和分散技术现状,印万忠教授/博士生导师,1 难选铁矿石难选的原因分析 2 分步浮选技术及其应用实践 3 分散浮选技术及其应用实践 4 分步与分散浮选技术的发展趋势,目 录,1 难选铁矿石难选的原因分析,铁矿石难选的原因,有用矿物嵌布太细，且在铁矿物中嵌布微细粒脉石，矿物单体解离困难,矿物伴生关系复杂，矿物之间的相互罩盖,矿石泥化现象严重，矿泥罩盖导致分选困难,有用矿物粗细分布不均,伴生多种有价金属元素,超细粉磨技术与装备、焙烧磁选、深度还原等,分步浮选、焙烧磁选等,分散浮选、脱泥等,粗细分选，阶段磨矿阶段分选、分级浮选,综合回收等,细粒级与粗粒级物料在浮选过程中的交互影响：,微
2、细粒的赤铁矿颗粒，吸附在石英表面，而损失到尾矿中，造成回收率的降低。,微细粒的菱铁矿吸附在粗粒赤铁矿表面，从而恶化了赤铁矿的分选，导致赤铁矿难以分选。,细粒级的绿泥石、闪石类矿物吸附在赤铁矿表面，从而使赤铁矿的浮选被恶化。,这种情况可以理解为连生体。要么进入精矿影响精矿品位，要么进入尾矿影响有用矿物的回收率。,几种物理化学性质相近有用矿物或脉石互含混杂,产品中互含情况严重，降低各有用矿物的品位和回收率，严重时造成精尾不分。例如含碳酸盐铁矿的选别中，硬度较小的菱铁矿在磨矿过程中形成10m 以下的矿泥，可以同时吸附在石英和赤铁矿表面，而在阴离子捕收剂体系中菱铁矿的可浮性在赤铁矿和石英之间，当原矿中
3、菱铁矿的含量超过3%时，对阴离子反浮选体系破坏严重，造成精尾不分。,采用油酸钠作捕收剂，淀粉和CaO作调整剂,阴离子反浮选体系中菱铁矿的存在对赤铁矿的浮选分离效果有很大的影响。随着菱铁矿的比例增大，精矿的品位和回收率迅速下降。,菱铁矿对赤铁矿可浮性的影响,采用十二胺作捕收剂，淀粉作调整剂,阳离子捕收剂反浮选体系中，同样菱铁矿的存在大大影响了分离的选择性，使回收率有了较大的下降。,菱铁矿对赤铁矿可浮性的影响,采用油酸钠作捕收剂，淀粉和CaCl2作调整剂,表明磁铁矿的加入改善了赤铁矿的分选，品位和回收率均有不同程度的提高。,不同粒级磁铁矿（10%）对赤铁矿可浮性的影响,油酸钠浮选体系伴生矿物对菱镁
4、矿可浮性的影响,粒度组合,A：-0.1mm+0.067mm；B：-0.067mm+0.045mm；-0.045mm 左符号：菱镁矿+右符号：白云石（添加量是10%）,油酸钠浮选体系白云石和菱镁矿可浮性的交互影响,石英纯矿物SEM照片 1000,a,b,尾矿SEM照片 1000,菱铁矿在赤铁矿和石英表面的吸附罩盖,a点EDS分析（菱铁矿）,b点EDS分析（石英）,赤铁矿纯矿物SEM照片 1000,d,c,精矿SEM照片 3000,c点EDS分析（菱铁矿）,d点EDS分析（赤铁矿）,细颗粒团聚,含碳酸盐中矿中矿物之间的吸附罩盖现象,细颗粒粘附在粗颗粒上,a-铝硅酸盐脉石b-铁颗粒c-铁颗粒,d e
5、 铁 石颗 英粒 颗和 粒 脉 石,2023年7月8日星期六,油酸钠体系中水玻璃调整剂条件下白云石细颗粒在菱镁矿表面的吸附,油酸钠体系中六偏磷酸钠调整剂条件下菱镁矿细颗粒在白云石表面的吸附,非金属矿物表面的相互吸附罩盖现象,2023年7月8日星期六,十二胺体系中白云石与菱镁矿细颗粒的相互作用,油酸钠体系中水玻璃调整剂条件下滑石细颗粒在菱镁矿表面的吸附,2023年7月8日星期六,油酸钠体系中六偏磷酸钠调整剂条件下石英细颗粒在菱镁矿表面的吸附,油酸钠体系中六偏磷酸钠调整剂条件下菱镁矿细颗粒在石英表面的吸附,2023年7月8日星期六,十二胺体系中菱镁矿细颗粒在石英表面的吸附,十二胺体系中滑石细颗粒在
6、石英表面的吸附,2 分步浮选技术及其应用实践,东北大学近年来针对东鞍山含碳酸盐铁矿石的分选难题，提出了“分步浮选”技术。分步浮选技术：根据矿石中铁矿物之间交互影响严重的问题，利用不同矿物在不同介质条件下可浮性的差异，首先在中性条件下将容易发生罩盖的细颗粒菱铁矿和绿泥石等含泥硅酸铁矿物第一步提前分离，减少其对后续分选的影响；然后第二步在强碱性条件采用正常的反浮选技术分选赤铁矿。,东鞍山铁矿石的特点 可划分为假象赤铁石英岩、磁铁石英岩、磁铁赤铁石英岩、赤铁磁铁石英岩和绿泥假象赤铁石英岩、绿泥赤铁磁铁石英岩、菱铁磁铁石英岩等。其中菱铁磁铁石英岩主要分布在西部矿区中部，往深部其含量越来越高。在生产管理
7、中划分为未氧化矿、半氧化矿、高亚铁矿、氧化矿石、含碳酸盐矿石和含绿泥石矿石。,东鞍山含碳酸盐铁矿石,矿石的化学分析结果(%),矿石中铁矿物的化学物相分析结果(%),矿石中矿物的相对含量,生产实践表明，碳酸铁的出现对东鞍山铁矿石的浮选影响极大，随着碳酸铁含量的增加，浮选指标呈下降趋势，原矿碳酸铁含量超过3%时，生产上无法实现浮选分离。结果导致这部分矿石无法得到有效处理，因此东鞍山含碳酸盐铁矿石的高效选别与利用对于提高鞍钢矿产资源的利用效率具有重要的意义。,组合调整剂对矿物可浮性的影响,油酸钠浮选体系中淀粉与CaCl2组合,首先加入淀粉，抑制赤铁矿、磁铁矿和石英，在中性条件下，浮选菱铁矿和铁白云石
8、；然后加入NaOH 调整pH至11.5，添加淀粉抑制赤铁矿和磁铁矿，加入CaO活化石英，采用脂肪酸类捕收剂浮选石英。,分步浮选工艺原则流程,现场混合磁选精矿分步浮选闭路试验数质量流程,尾矿,分步浮选连续试验数质量流程,图例：,品位%;产率%,回收率%,42.84;100.00,100.00,37.84;15.97,14.11,43.79;84.03,85.89,62.03;56.42,81.69,31.13;63.52,46.16,66.37;40.62,62.93,50.87;15.80,18.76,49.41;20.11,23.20,39.28;2.32,2.14,44.72;7.59,2
9、2.67;43.41,22.96,25.95;51.00,30.89,23.51;45.73,25.10,混磁精矿,精 矿,粗 选,一 扫,二 扫,三 扫,精 选,含碳酸铁中矿,第一步 浮选,7.93,分步浮选工业试验,含碳酸盐铁矿石分步浮选工业试验从2010年5月14日开始在鞍钢集团公司东鞍山烧结厂进行，运行三天后各项指标趋于稳定。工业试验期间着重考察了不同碳酸铁含量、不同类型含碳酸盐铁矿石、不同药剂制度等对分步浮选工艺分选效果的影响，工业试验考察至2010年8月23日。工业应用已稳定至今。,第一步碳酸铁正浮选,第二步赤铁矿反浮选,碳酸铁平均含量与平均铁精矿品位和回收率的关系,全流程考查结果
10、,回收率%,扫中磁,19.02,20.87,品位%产率%,一 扫,3 分散浮选技术及其应用实践,近年来，东北大学针对微细复杂难选铁矿的浮选提出了分散浮选的分选思路。分散浮选技术：根据矿石中铁矿物之间交互影响严重的问题，采用分散性药剂将吸附罩盖在粗颗粒有用矿物表面的细颗粒菱铁矿或硅酸铁脉石解吸，并消除细颗粒矿泥的团聚现象，从而恢复粗颗粒铁矿物的本来面目;采用分散性捕收剂，使一些微细铁矿物不能与捕收剂作用，从而减少夹杂进入尾矿的铁矿物，而达到提高分选指标的目的。分散浮选关键技术包括组合高效分散剂的选择与应用、分散性捕收剂的合成与应用等。,分散药剂作用前后矿粒的存在状态,分散药剂作用前后矿粒表面扫描
11、电镜图,分散性捕收剂的合成与应用,在现有的各阴离子反浮选捕收剂的基础上，通过取代或加成反应接枝具有分散性能的极性基，改善捕收剂的分散性能。比如在脂肪酸类捕收剂的亲水基羧基的位引入极性基团，就可以提高该类捕收剂的极性，从而增加其分散性和溶解性，此时该类捕收剂吸附微细粒铁矿物的能力就减弱，反浮选时就可以避免细粒铁矿物夹杂上浮。,不添加分散剂、不采用分散性捕收剂时,添加分散剂、不采用分散性捕收剂时（单分散）,添加分散剂、采用分散性捕收剂时（双分散）,起泡剂,捕收剂,脉石矿物,细粒铁矿物,气泡,气泡,气泡,分步浮选中矿分散浮选技术的试验与工业应用,含碳酸盐中矿工艺矿物学特性研究,矿样平均粒径2.835
12、2md50=1.2763m比表面积28695cm2/cm3小于5m的颗粒占了85%以上，大于10m的颗粒仅占了约5%。,含碳酸盐中矿分离条件试验研究,浮选机转速试验结果,pH=11.5YJ用量 500g/t淀粉 800g/tCaO 800g/tKS-200g/t,矿浆pH试验,转速2800r/minpH=11.5YJ 500g/t淀粉 800g/tCaO 800g/t,转速2800r/minYJ 500g/t淀粉 800g/tCaO 800g/tKS-200g/t,捕收剂用量试验,抑制剂用量试验,转速2800r/minpH=11.5YJ 500g/tCaO 800g/tKS-800g/t,转速
13、2800r/minpH=11.5YJ 500g/t淀粉2200g/tKS-800g/t,活化剂用量试验,分散剂用量试验,转速2800r/minpH=11.5淀粉2200g/tKS-800g/t,浮选时间试验,转速2800r/minpH=11.5YJ 500g/t淀粉 2200g/tKS-800g/t,分散剂YJ500g/t,浮选机转速2800r/min,淀粉用量2200g/t,矿浆pH=11.5,捕收剂KS-800g/t,浮选时间4min,粗选铁精矿品位：52.91%回收率：58.34%,含碳酸盐中矿开路试验流程图,含碳酸盐中矿分散浮选流程试验研究,开路数质量流程图,含菱铁矿中矿铁品位为42.
14、96%时中矿再选闭路数质量流程图,含碳酸盐中矿再选工业试验与应用,东鞍山烧结厂针对含菱铁矿中矿再选试验于2011年4月23日进行了一粗-一精流程改造，4月28日改造完成，4月29日开始给矿，5月8日流程基本稳定。含菱铁矿中矿浮选再利用工业试验从5月8日稳定运行至今。,含碳酸盐中矿工业试验数据统计结果,工业试验稳定期流程考察数质量流程图,浮选精矿的600扫描电镜图,b-石英颗粒c-铁颗粒,分散的粗细颗粒,浮选尾矿粗细颗粒扫描电镜图,a-铁颗粒b-石英粗颗粒c-鲕绿泥石,全流程考查结果,回收率%,扫中磁,19.02,20.87,品位%产率%,一 扫,东鞍山混合磁选精矿分散浮选技术试验研究,原料的化
15、学多元素分析结果,原料中碳酸铁和硅酸铁的含量,粒度分析结果,pH值对混合磁选精矿粗选效果的影响,pH对浮选指标的影响,试验条件：氢氧化钠作pH值调整剂矿浆浓度25%搅拌转速2800r/min水玻璃500g/t淀粉2200g/tCaO 600g/tKS-800g/t,分散剂对混合磁选精矿粗选效果的影响,水玻璃用量对浮选指标的影响,试验条件：pH值11矿浆浓度25%温度40搅拌转速2800r/min淀粉2200g/tCaO 600g/tKS-1000g/t,盐化水玻璃配比对浮选指标的影响,试验条件：pH值11矿浆浓度25%温度40搅拌转速2800r/min淀粉2200g/tCaO 600g/tKS
16、-1000g/t盐化水玻璃800g/t,六偏磷酸钠对浮选指标的影响,试验条件：pH值11矿浆浓度25%温度40搅拌转速2800r/min淀粉2200g/tCaO 600g/tKS-1000g/t搅拌转速2800r/min,分散剂种类对浮选指标的影响,试验条件：pH值11矿浆浓度25%温度40搅拌转速2800r/min淀粉2200g/tCaO 600g/tKS-1000g/t搅拌转速2800r/min,东鞍山混合磁选精矿分散浮选开路流程,混合磁选精矿分散浮选开路流程试验,东鞍山混合磁选精矿分散浮选开路流程试验结果,东鞍山混合磁选精矿分散浮选试验流程图,混合磁选精矿分散浮选闭路流程试验,东鞍山混合磁选精矿分散浮选试验数质量流程图,4 分步与分散浮选技术的发展趋势,1）对于含泥较多的磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿和褐铁矿混合铁矿石，“分步浮选”技术潜力巨大，值得进一步的推广应用。铁矿物浮选的交互影响研究作为其理论基础还需进行进一步的深入研究；2）难选铁矿石浮选过程中的“双分散”技术是全新的理念，可以在相关选厂进行尝试推广。但在不同类型难选铁矿石浮选过程中适宜分散剂的选择，分散性捕收剂的合成与应用等方面还需针对具体选厂进行相关的试验研究工作；3）复杂混合难选铁矿石要实现高效分选，还要联合目前最新的选矿设备和方法，多种技术的高效耦合是实现难选铁矿资源高效利用的关键。,谢 谢！,
