难选铁矿石的分步和分散技术现状

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

2. 目 录 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

3. 1 难选铁矿石难选的原因分析

4. 超细粉磨技术与装备、焙烧磁选、深度还原等 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 铁矿石难选的原因 矿物伴生关系复杂，矿物之间的相互罩盖 分步浮选、焙烧磁选等 矿石泥化现象严重，矿泥罩盖导致分选困难 分散浮选、脱泥等 粗细分选，阶段磨矿阶段分选、分级浮选 有用矿物粗细分布不均 综合回收等 伴生多种有价金属元素

5. 细粒级与粗粒级物料在浮选过程中的交互影响：细粒级与粗粒级物料在浮选过程中的交互影响： 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。 微细粒的赤铁矿颗粒，吸附在石英表面，而损失到尾矿中，造成回收率的降低。 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。 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。

6. 几种物理化学性质相近有用矿物或脉石互含混杂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10μm 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。

7. 菱铁矿对赤铁矿可浮性的影响 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。 采用油酸钠作捕收剂，淀粉和CaO作调整剂

8. 菱铁矿对赤铁矿可浮性的影响 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。 采用十二胺作捕收剂，淀粉作调整剂

9. 不同粒级磁铁矿（10%）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。

10. 油酸钠浮选体系伴生矿物对菱镁矿可浮性的影响油酸钠浮选体系伴生矿物对菱镁矿可浮性的影响

11. 油酸钠浮选体系白云石和菱镁矿可浮性的交互影响油酸钠浮选体系白云石和菱镁矿可浮性的交互影响 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%）

12. 菱铁矿在赤铁矿和石英表面的吸附罩盖 b a 尾矿SEM照片 1000× 石英纯矿物SEM照片 1000×

13. a点EDS分析（菱铁矿） b点EDS分析（石英）

14. d c 赤铁矿纯矿物SEM照片 1000× 精矿SEM照片 3000×

15. c点EDS分析（菱铁矿） d点EDS分析（赤铁矿）

16. 含碳酸盐中矿中矿物之间的吸附罩盖现象 细颗粒团聚 a-铝硅酸盐脉石 b-铁颗粒 c-铁颗粒 d e 铁 石 颗 英 粒 颗 和 粒 脉 石 细颗粒粘附在粗颗粒上

17. 非金属矿物表面的相互吸附罩盖现象 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 2014年10月23日星期四

18. 十二胺体系中白云石与菱镁矿细颗粒的相互作用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 2014年10月23日星期四

19. 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 2014年10月23日星期四

20. 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石英表面的吸附 2014年10月23日星期四

21. 2 分步浮选技术及其应用实践

22. 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。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。

23. 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。

24. 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(%)

25. 矿石中矿物的相对含量

26. 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。

27. 组合调整剂对矿物可浮性的影响 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；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。 油酸钠浮选体系中淀粉与CaCl2组合

28. 混磁精矿 淀粉 搅拌2 捕收剂 搅拌2 第一步浮 选3 NaOH 搅拌3 含碳酸铁中矿 淀粉 搅拌3 CaO 搅拌3 捕收剂 搅拌3 第二步浮 选5 尾 矿 精 矿 分步浮选工艺原则流程

29. 混磁精矿 图例： 品位%;产率% 回收率% 42.84; 100.00 100.00 第一步 浮选 36.66; 13.31 11.39 43.79; 86.69 88.61 含碳酸铁中矿 粗 选 48.56;24.26 29.78;67.08 27.50 65.06; 52.83 46.64 80.23 一 扫 22.55; 51.21 39.93; 8.39 26.96 7.82 精 选 67.84; 43.87 51.45; 8.96 二 扫 69.47 10.76 19.33; 43.94 26.20; 1.12 19.82 0.68 精 矿 三 扫 19.15; 42.82 19.14 尾矿 现场混合磁选精矿分步浮选闭路试验数质量流程

30. 混磁精矿 图例： 品位%;产率% 回收率% 42.84; 100.00 100.00 第一步 浮选 37.84; 15.97 14.11 43.79; 84.03 85.89 含碳酸铁中矿 粗 选 49.41; 20.11 31.13; 63.52 23.20 62.03; 56.42 46.16 81.69 一 扫 23.51; 45.73 39.28; 2.32 25.10 2.14 精 选 66.37; 40.62 50.87; 15.80 二 扫 62.93 18.76 25.95; 51.00 44.72; 7.59 30.89 7.93 精 矿 三 扫 22.67; 43.41 22.96 分步浮选连续试验数质量流程 尾矿

31. 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。

32. 一 粗 正 扫 碳酸铁中矿 浮 选 选 二 精 扫 选 三 正浮选设备联系图 6＃系统 精矿 扫 5＃系统 尾矿 反浮选设备联系图

33. 第一步碳酸铁正浮选

34. 第二步赤铁矿反浮选

35. 碳酸铁平均含量与平均铁精矿品位和回收率的关系碳酸铁平均含量与平均铁精矿品位和回收率的关系

36. 球磨机给矿 一次磨矿 31.24,326.5 31.24,226.5 326.5 226.5 31.24,100 31.24,100 分级 100 100 32.56,169.36 29.37,64.91 34.43,102.24 29.71,67.12 61.03 63.83 176.51 112.68 分级 44.05,47.95 43.23,37.33 粗选螺旋溜槽 弱 磁 51.65 67.62 精选螺旋溜槽 强磁 12.71 20.31,20.98 43.52,39.00 34.78,25.32 10.56,28.13 15.07,63.81 53.05 11.22 25.08,55.90 63.03,31.61 37.44,4.58 34.28,44.04 61.05,12.01 39.67,27.77 34.46 69.36 31.77,19.37 64.24,19.60 44.33,34.41 34.24 8.10 14.2,49.00 30.59,22.91 35.67,30.33 25.92,6.18 31.77,19.37 42.42,15.53 45.65,15.04 17.97,14.81 56.17,34.64 46.60,64.98 19.07 44.88 35.26 28.19 54.32 62.29 48.82 9.51 21.98 21.08 34.63 5.50 19.70 23.46 76.51 8.88 48.32 22.43 96.92 40.31 22.27 63.77 8.52 30.73 5.12 13.64 19.70 分级 二次磨矿 正浮选 正浮选泡沫 反浮选 精 选 二 扫 三 扫 总精矿 总尾矿 品位% 产率% 回收率% 扫中磁 19.02,20.87 一 扫 全流程考查结果

37. 3 分散浮选技术及其应用实践

38. 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。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。

39. 细颗粒聚团 微细粒 添加YJ 微细颗粒 粗颗粒 粗颗粒 超细颗粒聚团 分散药剂作用前后矿粒表面扫描电镜图 分散药剂作用前后矿粒的存在状态

40. 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。

41. 气泡 气泡 气泡 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） 不添加分散剂、不采用分散性捕收剂时 脉石矿物 捕收剂 起泡剂 细粒铁矿物

42. 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

43. 矿样平均粒径2.8352m d50=1.2763m 比表面积28695cm2/cm3 小于5m的颗粒占了85%以上，大于10m的颗粒仅占了约5%。

44. 含碳酸盐中矿分离条件试验研究 pH=11.5 YJ用量 500g/t 淀粉 800g/t CaO 800g/t KS-Ⅱ 200g/t 浮选机转速试验结果

45. 转速2800r/min pH=11.5 YJ 500g/t 淀粉 800g/t CaO 800g/t 转速2800r/min YJ 500g/t 淀粉 800g/t CaO 800g/t KS-Ⅱ 200g/t 矿浆pH试验 捕收剂用量试验

46. 抑制剂用量试验 转速2800r/min pH=11.5 YJ 500g/t CaO 800g/t KS-Ⅱ 800g/t 转速2800r/min pH=11.5 YJ 500g/t 淀粉2200g/t KS-Ⅱ 800g/t 活化剂用量试验

47. 转速2800r/min pH=11.5 YJ 500g/t 淀粉 2200g/t KS-Ⅱ 800g/t 转速2800r/min pH=11.5 淀粉2200g/t KS-Ⅱ 800g/t 分散剂用量试验 浮选时间试验

48. 浮选时间 4min 浮选机转速 2800r/min 粗选铁精矿 品位：52.91% 回收率：58.34% 捕收剂KS-Ⅱ 800g/t 矿浆pH=11.5 分散剂YJ 500g/t 淀粉用量 2200g/t

49. 含菱铁矿中矿 pH=11.5 YJ 500g/t 淀粉 2200g/t KS-Ⅱ 800g/t 粗选 4min pH=11.5 pH=11.5 KS-Ⅱ 200g/t 淀粉 600g/t 一精 3min pH=11.5 一扫 4min KS-Ⅱ 200g/t 二精 3min pH=11.5 pH=11.5 一精尾 淀粉 400g/t KS-Ⅱ 200g/t 三精 3min 二扫 4min 二精尾 一扫精 精矿 三精尾 二扫精 尾矿 含碳酸盐中矿分散浮选流程试验研究 含碳酸盐中矿开路试验流程图

50. 20.95，16.33 7.94 5.84，53.20 7.21 7.75，46.43 8.36 14.47，40.68 13.66 19.72，61.23 28.03 25.56，59.40 35.24 47.78，51.62 57.26 100.00，43.08 100.00 28.36，24.72 16.28 52.22，35.26 42.74 23.86，47.78 26.47 7.42，48.41 8.34 33.31，56.38 43.59 产率%，Fe品位% Fe回收率% 含菱铁矿中矿 图例： 粗 选 一 精 一 扫 二 精 一精尾 三 精 二 扫 二精尾 一扫精 精矿 三精尾 尾矿 二扫精 开路数质量流程图