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新型赤铁矿反浮选脱硅捕收剂的合成及浮选性能研究

刘文刚  
【摘要】:我国铁矿资源丰富,但随着矿山的延伸开采,矿石品位逐年降低,难选程度逐年加大。对难选贫矿来说,仅靠传统的磁选工艺难以达到冶炼的要求,于是浮选在铁矿选矿中所占的地位越来越重要。浮选成功的关键,很大程度上取决于浮选药剂的正确选择。国内铁矿浮选药剂的开发研制,在国际上处于领先水平,浮选药剂更新换代速度很快,多种新型高效浮选药剂已经成功的在工业上应用。但铁矿反浮选药剂的研制开发,仍然存在一些不足之处,如阴离子捕收剂操作条件相对较为复杂、阳离子捕收剂浮选效率偏低等,所以加强新型高效赤铁矿反浮选药剂的研制对提高我国铁矿资源的综合利用效率具有重要意义。 本文在对赤铁矿反浮选脱硅体系进行分析的基础上,设计并合成了两种新型赤铁矿反浮选脱硅捕收剂(N-十二烷基乙二胺和N-十二烷基-1,3-丙二胺),并通过单矿物试验、人工混合矿分选试验和实际矿石分选试验对其捕收性能进行了研究。在对浮选药剂的分子结构与性能关系进行分析的基础上,通过接触角测定、动电位分析、XPS测试以及红外光谱分析对其捕收作用机理进行了探讨。 (1)以脂肪胺和丙烯腈为原料,在无催化剂条件下,通过加成和还原胺化反应合成了N-十二烷基-1,3-丙二胺固体;以溴代十二烷和乙二胺为原料,以乙醇为有机溶剂,通过卤代烷氨解法合成了N-十二烷基乙二胺固体,并通过红外光谱技术、核磁共振成像技术、熔点测定以及元素分析对合成的两种固体进行了表征。 (2)通过单矿物浮选试验,研究了N-十二烷基-1,3-丙二胺和N-十二烷基乙二胺对赤铁矿和石英的浮选性能,并与传统阳离子捕收剂(十二胺)的浮选性能进行了对比。试验结果表明,在N-十二烷基-1,3-丙二胺用量为50.0mg/L、pH=10.08时,石英回收率达到最大值,为98.39%;在N-十二烷基乙二胺用量为41.7 mg/L、pH=6.6时,石英回收率达到最大值,为98.10%。然而,两种捕收剂对赤铁矿的捕收能力均比较差,用N-十二烷基-1,3-丙二胺作捕收剂时,赤铁矿的回收率不超过80%;用N-十二烷基乙二胺作捕收剂时,赤铁矿的回收率不超过50%。 (3)通过人工混合矿分选试验,探讨了N-十二烷基乙二胺和N-十二烷基-1,3-丙二胺对赤铁矿和石英人工混合矿的分离效果。试验结果表明,对于赤铁矿和石英按质量比为2:3、5:5和3:2配制成的混合矿样,两种捕收剂均能获得良好的分选效果。 (4)通过对两种捕收剂的基团电负性电负性、极性基大小、浮选特性指数、亲水-亲油平衡值以及分配系数的计算,探讨了新型捕收剂浮选性能与药剂分子结构之间的关系。计算结果表明,两种捕收剂适于用作氧化物矿物的捕收剂,其浮选活性、浮选选择性以及亲固能力均比十二胺强。 (5)通过接触角测定、动电位测试、XPS分析以及红外光谱测试等探讨了两种捕收剂的浮选作用机理。结果表明,两种捕收剂主要以静电引力和氢键作用与矿物表面发生吸附作用,并且主要与矿物表面裸露的氧发生作用。 (6)研究了两种捕收剂对鞍钢集团齐大山选矿分厂强磁精矿的分选效果,并与十二胺的浮选分离效果进行了比较。结果表明,当再磨细度为-0.074mm占98.63%时,两种捕收剂对该矿石具有良好的分选效果,以N-十二烷基乙二胺作捕收剂,在捕收剂用量为200g/t、淀粉用量为200g/t、NaOH用量为400g/t时,对于TFe为51.06%的强磁选粗精矿,可获得精矿铁品位67.20%、铁回收率77.88%的良好指标;以N-十二烷基-1,3-丙二胺作捕收剂,在捕收剂用量300g/t、淀粉用量为400g/t时,对于TFe为51.06%的强磁选粗精矿,可获得精矿铁品位66.78%、铁回收率75.71%的浮选指标。两种二元胺的浮选技术指标都比十二胺的好。 (7)通过粗选泡沫量的测定,探讨了两种新型捕收剂的泡沫性能,结果表明,两种新型捕收剂的消泡能力较十二胺强,形成的泡沫更脆,更有利于后续产品的处理。


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