金属离子对赤铁矿、石英、绿泥石可浮性的影响

刘　星，张晋霞，徐　亮，翟高松，刘忠义

（1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山063009；2.河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北唐山063009）

金属离子对赤铁矿、石英、绿泥石可浮性的影响

刘星*1，张晋霞1，2，徐亮1，翟高松1，刘忠义1

（1.华北理工大学矿业工程学院，河北唐山063009；2.河北省矿业开发与安全技术重点实验室，河北唐山063009）

主要针对浮选过程中难免离子对赤铁矿、石英和绿泥石的可浮性的影响进行研究。研究结果表明：Ca2+对赤铁矿、石英和绿泥石均起到活化作用，作用强弱依次为赤铁矿＜石英＜绿泥石；Mg2+对赤铁矿起到抑制作用，且抑制作用较为明显，对石英和绿泥石其起活化作用；A13+对赤铁矿、石英和绿泥石均起到抑制作用，对赤铁矿抑制明显，对石英和绿泥石抑制作用较弱；Fe3+对赤铁矿都有着明显的抑制作用，对石英抑制作用较小，对绿泥石起到先活化后抑制的作用。

金属离子；可浮性；回收率

微细粒赤铁矿的回收是铁矿资源利用的难题之一，浮选法是回收赤铁矿的比较常用的方法［1-2］。矿石在破碎和磨矿以及浮选的过程中，金属离子均会有不同程度地析出［3］，此外，矿石中的可溶性盐及粘土矿泥也将金属离子引入到矿浆中去。虽然，在矿浆中金属离子含量很低，但是，一些金属离子与矿物会形成竞争吸附，从而影响矿物的可浮性［4］。孙传尧［5］系统研究了在油酸钠体系下Ca2+、Fe3+、Zn2+、Cu2+和A13+对石英浮选的影响，得出试验所用金属离子对硅酸盐矿物均起到了不同程度地活化。张晋霞［6］研究了在十二胺浮选体系中不同金属离子对蓝晶石、石英和黑云母浮选行为影响规律，得出Ca2+和Mg2+对黑云母及石英的影响较小，却显著活化了蓝晶石的浮选，Al3+及Fe3+对黑云母的可浮性影响不大，但是对蓝晶石及石英的抑制作用相当明显。主要研究了在油酸钠体系下难免金属离子对赤铁矿、石英和绿泥石可浮性的影响。

1　实验

1.1纯矿物制备

试验所采用的赤铁矿取自河北唐山司家营铁矿螺旋溜槽精矿，经“弱磁选—磨矿—摇床”工艺制得赤铁矿纯矿物，石英矿样取自江苏东海某石英砂精矿，绿泥石矿样取自辽宁海城。对纯矿物进行化学多元素分析，结果见表1。

表1　纯矿物多元素分析结果

由表1原矿多元素分析结果可知，赤铁矿中Fe2O3含量为96.04%，可以认为矿物纯度较高，石英中SiO2含量为99.40%，可以认为矿物纯度较高，绿泥石中镁、硅、铝氧化物含量为98.45%，纯度比较高。

1.2主要试剂

本实验采用油酸钠作为浮选时的捕收剂，FeCl3、CaCl2、MgCl2、AlCl3作为浮选时的调整剂。以上试剂均为化学纯，配置药剂及调节矿浆均用蒸馏水。

1.3实验方法

试验采用浮选机型号为XFG型挂槽浮选机，浮选槽型号为40mL，主轴的转速为1989r/min。每次称取纯矿物矿样质量为2.0g，加入蒸馏水25mL，待浮选机稳定运转后开始调浆，矿浆稳定2min后加入调整剂，通过搅拌使调整剂作用均匀，然后加入捕收剂，继续搅拌，3min后开始浮选，浮选刮泡时间为2min，泡沫和槽内产品分别进行烘干、称重，算出回收率。

2　实验结果与分析

根据相关文献资料，考察了pH值和油酸用量对赤铁矿、石英和绿泥石回收率的影响，以及Ca2+、Fe3+、Mg2+和A13+四种离子对赤铁矿、石英和绿泥石可浮性的影响。

2.1pH值试验

矿浆pH值对浮选会产生一定的影响，分别选用硫酸和氢氧化钠作为pH值调整剂，油酸钠作为捕收剂，pH值试验结果见图1。

图1　pH试验结果

由图1可知，当pH值由2升高到7时，赤铁矿的回收率逐渐升高且升高速度明显，在pH=7达到最高点，而石英和绿泥石升高速度缓慢，当矿浆pH值超过7后，赤铁矿回收率明显下降，而石英和绿泥石的回收率则呈升高的趋势，综合考虑认为矿浆pH值在自然条件下（pH=6-7）最合适。

2.2油酸钠用量试验

在矿浆pH值为自然条件时，对油酸钠用量进行了试验研究，结果见图2。

图2　油酸钠用量试验结果

由图2可知，随着油酸钠用量的增加，3种矿物的回收率均呈上升趋势，赤铁矿上升趋势比较明显，石英和绿泥石相对缓慢，综合考虑认为油酸钠用量为27mg/L最为合适。

2.3Ca2+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响

在矿浆pH值为自然条件，油酸钠用量为27mg/L的条件下，进行钙离子用量试验，结果如图3。

图3　Ca2+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响结果

由图3可知，Ca2+对赤铁矿有较弱的活化作用。当Ca2+为800mg/L时，赤铁矿的回收率只上升了2%，而Ca2+对石英产生了较为明显的活化作用，当用量达到800mg/L时，石英回收率5%上升至20%，活化效果较为明显。同样，Ca2+对绿泥石也有较明显的活化效果，用量达到800mg/L时，绿泥石回收率上升到40%，总的来说，Ca2+对赤铁矿的活化作用较弱，而对绿泥石和石英的活化作用均较明显。

2.4Mg2+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响

在矿浆pH值为自然条件，油酸钠用量为27mg/L的条件下，考察Mg2+对赤铁矿、石英和绿泥石的可浮性影响，结果如图4。

由图4可知，在Mg2+用量由0mg/L增加到150mg/L时，对赤铁矿的抑制作用较小，而当Mg2+用量由150mg/L增加到280mg/L时，Mg2+对赤铁矿的抑制作用非常明显，Mg2+用量大于280mg/L后，Mg2+对赤铁矿的抑制作用变化并不大。随着Mg2+用量的逐渐增加，石英的回收率逐渐上升，说明Mg2+对世英并没有抑制作用，反而有活化作用。而Mg2+用量的增加对绿泥石同样起到活化的作用，但作用微弱。

图4　Mg2+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响结果

2.5Al3+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响

在矿浆pH值为自然条件，油酸钠用量为27mg/L的条件下，考察Al3+对赤铁矿、石英及绿泥石的可浮性影响，结果如图5。

图5　Al3+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响结果

由图5可知，Al3+对赤铁矿有着非常明显的抑制作用，Al3+用量由0mg/L增加至25mg/L时，赤铁矿回收率曲线下降极其明显，说明Al3+对赤铁矿的抑制作用相当强烈，而当Al3+用量超过25mg/L时，赤铁矿的回收率持续保持较低水平。综合来说，Al3+对石英和绿泥石的抑制作用并不明显。

2.6Fe3+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响

在矿浆pH值为自然条件，油酸钠用量为27mg/L的条件下，考察Fe3+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响，结果如图6。

图6　Fe3+对赤铁矿和石英、绿泥石的可浮性影响结果

由图6可知，当Fe3+用量在0 mg/L上升到80mg/L时，铁回收率曲线急剧下降，说明Fe3+对赤铁矿起到强烈的抑制作用，当Fe3+浓度超过80mg/L时，此后回收率曲线没有较大变化，回收率趋于平稳。Fe3+对石英起到活化作用，但作用并不明显。Fe3+对绿泥石起到先活化，再抑制的作用。Fe3+用量由0mg/L升高至85mg/L时，起到活化作用，当Fe3+用量大于85mg/L时，起抑制作用。

3　结论

（1）通过对原矿进行化学多元素分析以及XRD分析可知，赤铁矿、石英和绿泥石的纯度均较高，能够作为纯矿物进行试验研究。

（2）对赤铁矿来说，Mg2+、A13+和Fe3+对赤铁矿都有着明显的抑制作用，A13+和Fe3+对赤铁矿的抑制作用要强于Mg2+，Ca2+对赤铁矿起到微弱的活化作用。

（3）对石英来说Mg2+、Ca2+和A13+对其起到活化作用，Mg2+、Ca2+对石英的活化作用要强于A13+。

（4）对绿泥石来说Mg2+、Ca2+起到活化作用，Ca2+的活化作用较Mg2+更为显著，A13+对绿泥石的可浮性起到微弱的抑制作用，在Fe3+浓度小于200mg/L时，Fe3+对绿泥石起到一定的活化作用，当浓度大于200mg/L时，Fe3+对绿泥石起到微弱的抑制作用。

［1］牛福生，周闪闪，李淮湘，等.某鲕状赤铁矿絮凝—强磁选试验研究［J］.金属矿山，2010（4）：68-71.

［2］崔振民，吴伟宏，姜琳，等.浅析我国矿产资源综合利用［J］.中国矿业，2013，22（2）：40-43.

［3］魏明安，孙传尧.矿浆中的难免离子对黄铜矿和方铅矿浮选的影响［J］.有色金属，2008，60（2）：92-95.

［4］王毓华，陈兴华，周瑜林.金属离子对细粒铝硅酸盐矿物分散行为的影响［J］.金属矿山，2007（5）：39-43.

［5］孙传尧.硅酸盐矿物浮选原理［M］.北京：科学出版社，2001.

［6］张晋霞，冯雅丽，牛福生.矿浆中金属离子对蓝晶石矿物浮选行为的影响［J］.东北大学学报：自然科学版，2014，35（12）：1787-1791.

Effect of Metal Ions on the Flotability of Hematite，Quartz and Chlorite

LIU Xing1，ZHANG Jin-xia1，2，XU Liang1，ZHAI Gao-song1，LIU Zhong-yi1
（1.College of Mining Engineering，North China University of Science and Technology，Tangshan Hebei 063009，China；2.Hebei Province Mining Industry Develops and Safe Technology Key Lab-oratory，Tangshan Hebei 063009，China）

This paper aim at to research effect of the unavoidable ion on the floatability of hematite，quartz and chlorite in flotation process.The resuit shows that Ca2+could activate the hematite，quartz and chlorite，action follows the order hematite＜quartz＜chlorite；Mg2+could activate the hematite but for quartz and chlorite Mg2+will curb them.Al3+have obviously suppression effect on hematite，and have a small suppression effect on quartz and chlorite；Fe3+have obviously suppression effect on hematite，and have a small suppression effect on quartz and for chlorite within a certain amount of the range，for the chlorite Fe3+play the role of activation before inhibition.

metal ion；floatability；recovery rate

TD85

A

1004-5716（2016）07-0093-04

2015-07-23

2015-07-30

国家大学生创新项目，项目编号：201410081022。

刘星（1993-），男（汉族），山西潞城人，河北唐山华北理工大学矿业工程学院在读本科生，研究方向：矿产资源综合利用。