难免离子对低品位菱镁矿浮选除硅的试验研究

郭石磊，孙 威，龙小柱，于欣平，靳璐璐，马 超

(沈阳化工大学 化学工程学院，沈阳 辽宁 110142)

难免离子对低品位菱镁矿浮选除硅的试验研究

郭石磊，孙 威，龙小柱，于欣平，靳璐璐，马 超

(沈阳化工大学 化学工程学院，沈阳 辽宁 110142)

我国菱镁矿资源丰富，针对海城某低品位菱镁矿，采用反浮选工艺进行难免离子(Fe3+，Mg2+和Ca2+)对硅杂质脱除影响的试验研究。本试验以海城某工厂的菱镁矿为原料，通过单因素浮选试验，在磨矿细度-0.074mm占85%，保持矿浆原pH值，MgCl2用量为80mg/L，抑制剂硅酸钠用量为200g/t，捕收剂十二胺为200g/t，起泡剂50%松油4.7L/t的条件下，最终可以得到精矿MgO品位为45.31%，回收率为80.7%的良好指标。

菱镁矿；反浮选；除硅；难免离子

我国菱镁矿的总储量约占世界总量的1/4，现已探明的27个菱镁矿产地主要集中分布于辽宁、山东两省，其中辽宁12处产地拥有储量25.7亿吨，约占全国总量的86%[1]。目前，辽宁矿山和生产企业700余家，从业人员达11万人，全年开采菱镁矿石约1200万吨，生产各种镁制品600万吨，年出口量达180万吨，覆盖了90%的国内市场和45%的国际市场[2]。

如今国际市场对高档镁质材料的需求量逐年增多，所以应把深度加工镁质耐火材料，开发生产不定型耐火材料、高档镁砖、镁砂，成为镁质材料的重要发展方向之一。[3]但是近些年来，辽宁地区可直接使用的高品位菱镁矿矿石逐渐减少，并由于经济原因以及缺乏合适的选矿技术，很多矿山在开采过程中将低品级菱镁矿直接抛弃，造成了矿石资源的大量浪费[4]。菱镁矿矿石中的有害杂质主要为SiO2和CaO，SiO2在锻烧过程中会形成易熔性的硅酸盐，极大地减弱耐火材料的强度。CaO在缎烧过程中会形成CaSiO3，冷却时易松离而使耐火材料崩溃[5]。可见，降低含硅钙杂质的含量，提升菱镁矿矿石的品位，对于我国菱镁矿资源的高效开发和利用以及所带来的经济效益具有重大意义。

现今，常采用十二胺作捕收剂进行菱镁矿的浮选。实际的生产作业中，金属阳离子会不可避免的参与到生产反应当中，其在矿物表面的吸附导致矿物表面特性发生变化，能够改变矿物在捕收剂体系中的可浮性，从而影响了浮选效果。

本文取自辽宁海城某工厂的低品位菱镁矿做为原矿样，对其进行浮选提纯试验，研究难免离子对浮选结果的影响，丰富菱镁矿浮选领域的研究，对促进辽宁菱镁矿资源的高效利用具有重要意义。

1 试验所用矿样及性质

本文所用矿石取自辽宁海城某工厂菱镁矿，整体呈白色晶体，并还有黑色及褐色杂质，矿样经高速万能破碎机破碎后，再经过200目标准检验筛筛分混匀装入瓶中备用，对原矿进行X射线荧光光谱分析、化学多元素分析，结果见表1，由结果可知，MgO占43.91%，主要杂质为CaO和SiO2。

表1 矿样分析结果

2 试验方法

采用单一反浮选法，矿物浮选在主轴转速为2590r/min，充气量为3L/min的750mLXFG单槽式浮选机中进行，试验温度为室温(约27℃)。每次称取75g矿样(-0.074mm占85%)放入1000mL烧杯中，加600mL蒸馏水搅拌均匀，用pH调整剂调节到适当的pH值并搅拌1 min，依次加抑制剂，调整剂，捕收剂，50%松油搅拌2min，然后倒入浮选槽中浮选6min。泡沫产品和槽内产品分别过滤、烘干、称重并计算回收率。浮选分离流程示意图如图1所示。

图1 一次反浮选流程

3 试验结果与分析

3.1 磨矿细度试验

适宜的磨矿细度能使目的矿物与脉石矿物有效解离，有利于浮选。试验捕收剂十二胺用量200 g/t，硅酸钠用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原矿矿浆pH值为10.24，磨矿细度实验结果见图2。

图2 磨矿细度试验结果

由图2所示，磨矿后矿石粒径减小，利于捕收剂十二胺吸附在二氧化硅表面形成疏水层，提高其可浮性，-0.074mm粒级含量从60%增至80%时，精矿品位显著增加，当含量为80%时，精矿品位和回收率都达到最大，当-0.074mm粒级含量大于80%时，品位几乎不变，但磨矿细度过高会导致矿石泥化，使得回收率下降。综合考虑，以-0. 074mm含量85%的磨矿细度考察其他因素的影响。

3.2 pH值试验

试验所用的捕收剂为阳离子捕收剂，其在溶液中的解离取决于介质的pH值[6]，主要依靠静电吸附于含硅矿物表面，在pH值较高时对石英等含硅矿物有较强吸附能力。试验用盐酸和氢氧化钠做pH值调整剂，捕收剂十二胺用量200 g/t，硅酸钠用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原矿矿浆pH值为10.24，pH值试验结果如图3。

图3 pH值试验结果

由图3所示，随着pH的值逐渐增大，精矿品位不断增加，表明十二胺体系适宜碱性环境下使用，当pH值大于11时，导致阳离子捕收剂自身解离受到限制，品位开始下降，浮选效果变差。在pH值为11时，精矿中菱镁矿品位最高，达到44.5%，回收率为73.5%。表明此时反浮选脱硅效果最佳。测定原矿矿浆pH值为10.24，综合考虑各个指标及生产成本，确定试验中保持原矿浆pH值不变考察其他因素的影响。

3.3 捕收剂用量试验

试验所用捕收剂为十二胺，是一种常见的胺类阳离子捕收剂，对含硅矿物有很好的浮选效果。试验硅酸钠用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原矿矿浆pH值为10.24，捕收剂用量试验结果如图4。

图4 十二胺用量试验结果

由图4所示，十二胺体系能有效浮选含硅矿物，提高精矿品位。随着十二胺用量的增加，精矿品位先增加后减少，当十二胺用量为200g/t时，获得最佳的浮选效果，精矿品位44.3%，回收率为71.6%，对含硅杂质有较好的捕收效果，达到预期目标，确定捕收剂用量为200g/t。

3.4 抑制剂用量试验

试验所用抑制剂为硅酸钠，别名水玻璃，应用非常广泛。水玻璃可作为浮选的分散剂，以改善泡沫发黏现象，提高精矿品位，特别对于含泥量较多的物料浮选十分有用[7]。水玻璃对菱镁矿有较好的抑制效果，因其对二氧化硅也具有一定的抑制效果，所以合适的抑制剂用量对浮选结果有很大影响。试验捕收剂十二胺用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原矿矿浆pH值为10.24，抑制剂用量试验结果如图5。

图5 硅酸钠用量试验结果

由图5所示，当硅酸钠用量仅为100g/t，精矿品位和回收率都相对较低，当硅酸钠用量增加至200g/t，精矿品位开始增加，同时回收率显著增加。而硅酸钠用量过大，对二氧化硅抑制效果明显，导致精矿品位下降。当硅酸钠用量为200g/t时，获得最佳的浮选效果，精矿品位44.3%，回收率为69.5%，最终确定抑制剂用量为200g/t。

3.5 十二胺作捕收剂时难免离子对菱镁矿浮选效果的影响

金属阳离子在矿物表面的吸附导致矿物表面特性发生改变，能够影响矿物在捕收剂体系中的可浮性。试验分别对Fe3+、Mg2+和Ca2+三种金属阳离子对十二胺体系浮选效果影响的试验，试验捕收剂十二胺用量200 g/t，硅酸钠用量200 g/t，50%松油0.35mL，保持原矿矿浆pH值为10.24，结果见下图6，7，8。

图6 Fe2(SO4)3用量对十二胺体系浮选效果的影响

图7 MgCl2用量对十二胺体系浮选效果的影响

图8 CaCl2用量对十二胺体系浮选效果的影响

由图所示三种阳离子在碱性条件下对都能对十二胺体系的浮选效果产生一定影响，由图6所示，随着FeSO4用量的增加，精矿品位先增加后减少。当FeSO4用量为160mg/L时，获得最佳的浮选效果。精矿品位达到45.13%，回收率为71.6%。由图7所示，当MgCl2用量为80mg/L时。获得最佳的浮选效果，精矿品位达到45.31%，回收率为80.7%。由图8所示，随着CaCl2用量的增加，精矿品位仅有微小变化，总体呈下降趋势，当CaCl2用量为120mg/L时。获得最佳的浮选效果，精矿品位达到45.23%，回收率为71.5%。其中Ca2+较Fe3+有更好的浮选效果，Mg2+能显著提升浮选效果，明显提升菱镁矿品位。

4 结论

(1)生产作业中，金属阳离子会不可避免的参加实验反应当中，金属阳离子在矿物表面的吸附导致矿物表面特性发生改变，能够影响矿物在捕收剂体系中的可浮性。

(2)在十二胺体系中，Fe3+、Mg2+和Ca2+三种金属阳离子都能影响菱镁矿的浮选效果，其中Mg2+能显著提升浮选效果，明显提升菱镁矿品位。

(3)试验缺陷在于万能破碎机破碎矿石时，刀片磨损产生铁屑混入试验矿样中，是导致MgO品位无法达到较高水平的重要原因。

(4)本试验采用单一反浮选法，捕收剂选用十二胺，能显著减少含硅杂质的含量。后续可采用油酸钠做捕收剂进行正浮选作业，对含钙杂质进行专一去除[8]可进一步提高菱镁矿品位。

[1] 邸素梅.我国菱镁矿资源及市场[J] .非金属矿， 2001 , 24 (1) :5-6.

[2] 于传敏.低品位菱镁矿选矿脱硅技术研究[J].轻金属，2007 (1) :4-8.

[3] 吕 品，程恩庆.辽宁镁质材料行业发展趋势[J] .辽宁化工，2004，33(10)：591-604.

[4] 于德全.关于镁行业结构调整的构思[J]，辽宁城乡环境科技，2004 (4) :3-4.

[5] 赵本甫， 冯本智 .非金属矿床[M].北京：地质出版社，1986.

[6] 代淑娟，于连涛，张 孟.辽宁吉美地区某低品位菱镁矿浮选提纯实验研究[J].矿冶工程. 2014 , 34 (4) :52-54.

[7] 潭 欣， 郑桂兵 ， 尹 琨 ，等.辽宁某低品味菱镁矿除杂可选性研究[J].有色金属(选矿部分)，2015(02):54-57.

[8] 张永正.低品级菱镁矿的浮选试验及工业实践[J].有色金属(选矿部分)，1993(03):21-23.

(本文文献格式：郭石磊，孙 威，龙小柱，等.难免离子对低品位菱镁矿浮选除硅的试验研究[J].山东化工，2017，46(12)：35-38.)

Research on Unavoidable Ions Effect Flotation of the Low-grade Magnesite

GuoShilei,SunWei,LongXiaozhu,YuXinping,JinLulu,MaChao

(College of Chemical Engineering,Shenyang University of Chemical Technology,Shengyang 110142,China)

Magnesite resource is abundant in China.In this paper,the research of the influence of unavoidable ions(Fe3+,Mg2+and Ca2+) on the removing impurities by reverse flotation for the low-grade magnesite with high contents of silicate in Liaoning province is introduced.In the experiment,flotation condition test was conducted under then optimal conditions as follows:grinding fineness -0.074mm of 85%，keep the slurry original pH，magnesium chloride dosage of 80mg/t,mineral adhesive dosage of 200g/t，laurylamine dosage of 200g/t，50%pine oil dosage of 4.7L/t. The great performance of concentrate grade with MgO was 45.31% and recovery was 80.7%.

magnesite；reverse flotation；silicon removal；unavoidable ion

2017-04-05

郭石磊(1994—)，河北人，大学本科在读。

P619.23+7

A

1008-021X(2017)12-0035-04