水的硬度對赤鐵礦反浮選的影響

史硯春　熊麗青

摘要：文章通過反浮選，對不同硬度的水條件下二氧化硅浮選特性、金屬離子濃度以及pH值對浮選的影響進(jìn)行探討。試驗表明，二氧化硅吸附鈣鎂金屬離子會隨著pH值的增大而升高，在具體的赤鐵礦反浮選過程中，金屬離子濃度越高，最佳pH值就越低，若水的硬度較大，可以通過降低氧化鈣含量以及降低pH，保證反浮選順利實施。

關(guān)鍵詞：水硬度；赤鐵礦；反浮選；影響分析 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD951 文章編號：1009-2374（2015）21-0164-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.21.082

1 試樣

本文實驗主要選擇某廠混磁精礦中提取的礦樣，經(jīng)過水篩分析礦樣的粒度，其中-300目占總數(shù)的78.8%，而-200目占總數(shù)的9.2%。

通過原子吸收光譜測定法，對水中離子濃度進(jìn)行測定，可以將水的總硬度用下面公式表達(dá)：

水總硬度=Ca2+/20.04+Mg2+/12.16

根據(jù)水質(zhì)的分析，能夠確定浮選惡化的原因可能是由于水硬度升高導(dǎo)致。

通過XRD對樣品進(jìn)行分析，結(jié)果表明浮選礦樣中主要成分為石英與赤鐵礦。

關(guān)于藥劑的制備。pH調(diào)整劑主要包括H2SO4以及NaOH；赤鐵礦抑制劑選擇苛化淀粉，關(guān)于苛化淀粉的配置，主要是在淀粉中加入20%的NaOH，在90℃的溫度上保持一個小時，然后冷卻后用水進(jìn)行稀釋，稀釋后的濃度為5%；活化劑選用濃度為5%的二氯化鈣。由于水中金屬離子成分主要為鎂、鈣，同時鎂離子、鈣離子與活化石英性質(zhì)存在很大的相似點，因此將這兩種離子濃度之和作為活化劑的濃度值，將其表示為Me2+，添加濃度為5%的二氯化鈣就能改變活化劑的濃度。采用皂化油酸作為陰離子捕收劑，皂化油酸的配置主要是在油酸中加入濃度為20%的氫氧化鈉，最終的稀釋濃度為10%。

2 試驗方法

每次選用50g的礦樣，在其中加入400mL的水，并將溫度控制在40℃。在試劑中加入一定量的調(diào)整劑，保證pH值穩(wěn)定，之后在其中加入氯化鈣以及淀粉進(jìn)行10分鐘的攪拌，攪拌完成后加入捕收劑，再次攪拌5分鐘。在實驗過程中，補水必須使用純凈水。

本實驗過程中采用反浮選的方式，將泡沫產(chǎn)品定義為尾礦，而將反浮選最終得到的產(chǎn)品定義為精礦。尾礦與精礦的品位系全鐵品位TFe，經(jīng)過原子吸收光譜進(jìn)行測定。

對于pH值得測定，主要是通過pH儀，下文中提到的pH值，除了特別說明的以外，全都表示的是加入捕收劑待浮選時的pH值。浮選過程采用XFD0.5L的實驗室浮

選機(jī)。

另外，上文中提高的尾礦中，還需要對相關(guān)的概念進(jìn)行說明。其中泡沫產(chǎn)率=（W尾礦/W給礦）×100；二氧化硅回收率=（W尾礦中二氧化硅/W給礦中二氧化硅）×100；體系匯總的金屬離子濃度=原體系中的鈣離子+鎂離子+新加入的鈣離子。溶液中的金屬離子濃度主要指的是實際測量得到的濃度。

3 試驗結(jié)果

在使用現(xiàn)場不同pH值下進(jìn)行反浮選試驗，首先在水中加入0.4mL的二氯化鈣，經(jīng)過計算得出體系中金屬離子濃度為5×10-3mol/L；然后將4mL的捕收劑加入其中，通過計算，得出捕收劑濃度為3.5×10-3mol/L。在整個實驗過程中，泡沫狀態(tài)如下圖1所示：

在pH值為10.12時泡沫產(chǎn)出率最大，同時二氧化硅的回收率也最高。然而當(dāng)pH值超過10.12后，泡沫產(chǎn)出率會隨著pH值的增大而下降，同時二氧化鈣的回收率也隨之下降。

下圖為不同pH值下浮選實驗圖：

如上圖2所示，讓pH值超過10.3時，二氧化硅的回收率開始下降，尾礦的品位比精礦品位要高。這就說明在這一pH值下，石英會受到抑制作用，赤鐵礦中會有尾礦進(jìn)入。pH值等于10.12時，泡沫的顏色變?yōu)楹谏V體表面的張力變大，因此金屬離子活化的石英會附著在氣泡上；當(dāng)pH值升高到10.52后，泡沫顏色會變淡，同時泡沫上附著的石英會變少；當(dāng)pH值達(dá)到11.30時，會產(chǎn)生虛泡現(xiàn)象，此時將充氣孔關(guān)閉，同時在攪拌槽中加入一定量的鈣離子。pH值越高，金屬離子的量越少，就會降低溶液中的金屬離子濃度，造成捕收劑過量。一旦出現(xiàn)這種情況，就會抑制石英浮選。對于不同pH值條件，通過原子吸收光譜測定儀，對溶液中的鈣鎂離子濃度進(jìn)行測定，結(jié)果可以用下表1表示：

在加入捕收劑攪拌后，利用可見光分光光度計對溶液的吸光度進(jìn)行測定。根據(jù)上表1所示，pH值上升，溶液中金屬離子的濃度就會降低?；趯θ芏确e的計算，在pH大于10時會發(fā)生Mg（OH）2沉淀現(xiàn)象，而不會發(fā)生Ca（OH）2沉淀。而鈣離子濃度降低主要是由于赤鐵礦以及石英的吸附作用。在pH值等于10.12以及11.48時，加入脂肪酸，溶液中的金屬離子濃度會逐漸上升。同時pH值上升會影響溶液的透射率，pH值越大，溶液的透射率也就越大。在pH值較低的情況下，溶液中膠體更加穩(wěn)定，浮選的效果也更加明顯。

4 水的硬度對赤鐵礦反浮選影響分析

4.1 pH對浮選的影響

不同硬度的浮選用水，當(dāng)加入鈣離子使得體系中金屬離子濃度接近時，SiO2回收率最高時，對應(yīng)的pH接近。當(dāng)浮選體系中金屬離子濃度高的時候（加入CaCl2多），最佳浮選狀態(tài)對應(yīng)的pH低。這就證明了鈣鎂離子活化石英的pH隨活化劑濃度的增加而降低。

4.2 金屬離子濃度對浮選的影響

對于赤鐵礦油酸反浮選工藝來說，通常pH值條件都在11以上，通過對體系中金屬離子的濃度，進(jìn)行反浮選試驗。下圖3分別是現(xiàn)場用水以及自來水條件下，反浮選試驗的結(jié)果圖：

如上圖3所示，兩條曲線基本上處于重合狀態(tài)，這就說明在金屬離子濃度一定的情況下，如果水的硬度，浮選結(jié)果一致。另外，上圖3中，體系中金屬離子濃度如果太高，二氧化硅的回收率就會逐漸下降。這是由于金屬離子過量就會消耗大量的脂肪酸，當(dāng)體系中剩余的脂肪酸過少時，就會對浮選造成影響。

5 結(jié)語

經(jīng)過本文中的實驗說明：第一，體系中金屬離子的濃度會對赤鐵礦反浮選最佳pH值造成影響，對于鈣鎂離子活化石英體系來說，最佳pH值會隨著金屬離子濃度升高而變低；第二，pH值越高，金屬離子的濃度就會降低，這主要是由于pH值升高后體系中會生成羥基化合物，另外pH值升高后金屬離子會附著在石英上。第三，在赤鐵礦反浮選過程中，如果金屬離子濃度變大，為了保證反浮選繼續(xù)進(jìn)行，可以通過降低pH值的方式處理；第四，水的硬度越大，捕收劑用量也會增加。

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（責(zé)任編輯：王 波）endprint