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我国是一个含碳酸盐铁矿石资源较丰富的国家,全国储量超过50亿吨,其中辽宁鞍山地区的储量就有约10亿吨。含碳酸盐铁矿石中的碳酸盐矿物主要是菱铁矿和铁白云石,当铁矿石中含有的碳酸盐矿物达到一定数量时会造成分选困难。难以分选的一个主要原因是超细粉磨造成矿石泥化严重,矿物之间会相互粘附罩盖进而使各种矿物的表面特性相似、可浮性接近,导致有用矿物虽然已经达到单体解离,矿物的分离还是极为困难。基于此,本论文对含碳酸盐难选铁矿石进行分步与分散协同浮选及其机理研究,对提高含碳酸盐铁矿石的分选效果、优化工艺流程具有重要的理论和实际意义。本论文以菱铁矿、赤铁矿和石英三种纯矿物为研究对象,研究了不同粒级纯矿物的可浮性以及调整剂和pH值对其可浮性的影响,在此基础上考查了油酸钠和淀粉体系下不同粒级赤铁矿和石英对不同粒级菱铁矿浮选的影响,研究了二元体系和三元体系下菱铁矿的浮选分离试验,以及分步与分散协同浮选工艺在东鞍山混合磁选精矿上的应用,并通过XRD、SEM、EDS等检测手段分析浮选产品特征,最后根据浮选溶液化学、E-DLVO等理论,结合动电位检测和接触角测量等手段探讨了分步与分散协同浮选机理。不同粒级纯矿物的可浮性以及淀粉和pH值对矿物可浮性影响的试验研究表明:在油酸钠体系下,赤铁矿和菱铁矿均具有较好的可浮性,石英基本不上浮;淀粉对不同粒级的矿物抑制作用不同,且在油酸钠和淀粉体系下,-18μm粒级菱铁矿与各个粒级赤铁矿和石英在pH=9～11范围内可浮性差异较大。不同粒级赤铁矿和石英对-18μm菱铁矿浮选的影响研究表明:在油酸钠和淀粉体系下,pH=5～10范围内,-74+18μm赤铁矿提高-18μm菱铁矿浮选回收率,-18μm赤铁矿会大幅度降低-18μm菱铁矿的回收率;-18μm菱铁矿易将-45μm粒级赤铁矿夹带进入浮选精矿而提高其回收率;-18μm、-45+18μm和-74+45μm石英均在碱性条件下降低了-18μm菱铁矿回收率,-18μm菱铁矿能够提高-74μm石英的回收率。-18μm菱铁矿的浮选分离试验研究表明:适宜的分散剂能够改善矿浆环境,提高浮选指标,其中柠檬酸作为分散剂在用量为20mg/L时,菱铁矿分选效果较好。在-18μm菱铁矿、-74μm赤铁矿和-74μm石英三元体系下,添加柠檬酸浮选菱铁矿可获得菱铁矿含量和回收率为31.16%和60.07%,赤铁矿含量和回收率为56.14%和20.97%,石英含量和回收率为5.87%和2.95%的精矿。东鞍山含碳酸盐混合磁选精矿分步与分散协同浮选试验研究表明:添加柠檬酸有利于促进矿浆的分散,在一定程度上减弱了赤铁矿在菱铁矿精矿中夹杂引起赤铁矿精矿中TFe回收率降低的现象,改善浮选指标。在最佳药剂制度下,经过一粗一精三扫的闭路流程获得TFe品位为66.47%,TFe回收率为71.71%的浮选精矿。与分步浮选闭路试验结果相比,在保证精矿TFe品位接近的前提下,回收率高2.24%。分步与分散协同浮选机理研究表明:添加柠檬酸后,三种矿物在pH=9～11范围内三种矿物表面吸附了较多的L3-从而降低其表面动电位,增强了矿物表面水化层的强度和亲水性,增强了颗粒间的静电排斥力;三种矿物颗粒间总E-DLVO作用能均为正,颗粒间表现为斥力,添加柠檬酸后该力比未添加柠檬酸时较大,可见添加柠檬酸能够起到促进三种矿物颗粒之间的分散的作用。分步与分散协同浮选的协同作用在于:在分步浮选第一步浮选菱铁矿时,通过引入分散技术,即添加柠檬酸等作为分散剂,使颗粒间的静电斥力增大并产生一定的空间位阻效应,同时提高矿粒表面亲水性产生水化作用来促进矿浆的分散,减少颗粒间的团聚和粘附罩盖,从而在浮选菱铁矿的同时减少赤铁矿等被夹带进入菱铁矿精矿而造成损失的现象,提高最终精矿铁的回收率;在第一步优先选出菱铁矿以减少了其第二步反浮赤铁矿造成的不利影响的同时,加入的分散剂使矿浆处于分散状态后,还有利于减小赤铁矿反浮选时其他矿物细颗粒间的无选择性吸附和罩盖造成的不利影响,从而利于赤铁矿反浮选的进行,获得较好的浮选指标。