易泥化矿物在浮选过程中的夹带行为及其调控研究

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随着我国工业化进程的推进,富矿资源逐渐短缺,而许多低品位矿产资源中赋存大量硬度较低的脉石矿物,在磨矿作业中这类低硬度脉石矿物极易发生过磨而成为矿泥。浮选过程中由于该类矿物粒度小,比表面积大,表面能高,极易在气泡上浮过程中通过泡沫的夹带作用进入泡沫层;或粘附于目的矿物表面,伴随有用矿物吸附在气泡表面成为浮选精矿,从而降低精矿指标。因此,深入分析泥化矿物夹带行为的影响因素,提出泥化矿物夹带行为的有效调控方法,对推动我国低品位矿产资源的高效开发利用具有重要的理论和实际意义。本文以三种低硬度层状硅酸盐矿物蛇纹石、滑石和绿泥石为研究对象,利用改进的Hallimond浮选管研究了蛇纹石在水镁石浮选中的泡沫夹带行为、滑石在黄铜矿浮选中的泡沫夹带行为以及绿泥石在赤铁矿浮选中的泡沫夹带行为,系统分析了浮选过程中泥化矿物夹带行为的影响因素,确定了对三种泥化矿物夹带行为调控的有效调整剂,并利用FTIR、zeta电位、接触角、表面张力、矿浆粘度、激光粒度分析等相关检测,结合E-DLVO理论及Plateau泡沫结构理论,探讨了调整剂对三种泥化矿物夹带行为调控的作用机理。油酸钠体系中(pH=8.5)蛇纹石主要是通过夹带作用(矿物颗粒通过气泡表面液膜的无选择性携带作用进入泡沫层)进入泡沫层,且细粒级蛇纹石的夹带率高于粗粒级蛇纹石;砂芯孔径越小,蛇纹石的夹带率会越高,对于40~50μm砂芯孔径,-10μm蛇纹石的夹带率为0.785。单矿物浮选试验表明,蛇纹石浓度对其夹带率无影响;油酸钠浓度越高、充气量越大、矿浆pH值越大,则蛇纹石的夹带率越大;矿浆中Ca2+浓度越高、Mg2+浓度越低,则蛇纹石夹带率越大,而Fe3+浓度对蛇纹石夹带率几乎无影响。木质素磺酸钙既可以实现对白云石的抑制作用,又能够有效降低蛇纹石的夹带率,从而提高水镁石的浮选精矿指标。MIBC体系中(pH=10)滑石颗粒粒度越细,则其真浮选回收率(矿物颗粒通过捕收剂的选择性捕收作用进入泡沫层)越低,而夹带率越高;砂芯孔径越小,滑石真浮选回收率越低,而夹带率越高,对于40~50μm砂芯孔径,-10μm粒级滑石的真浮选回收率为8.448%,夹带率为1.145。单矿物浮选试验表明,滑石浓度对其夹带率影响较小;MIBC浓度越高、充气量越大、矿浆pH值越低,则滑石夹带率越高;随着金属离子Fe3+、Mg2+、Ca2+、Cu2+浓度的增加,滑石夹带率呈现不同程度的降低。瓜尔胶可以有效降低滑石的夹带率,且对黄铜矿的浮选回收率几乎无影响。油酸钠体系中(pH=11.3)绿泥石颗粒粒度越细,其真浮选回收率越低,而夹带率越高;砂芯孔径越小,绿泥石真浮选回收率越高,且夹带率也越高,对于40~50μm砂芯孔径,-10μm粒级绿泥石的真浮选回收率为5.425%,夹带率为0.823。单矿物浮选试验表明,绿泥石浓度对其夹带率影响较小;油酸钠浓度越高、充气量越大、矿浆pH值越大,则绿泥石夹带率越高;矿浆中Fe3+浓度越低,则绿泥石夹带率越高,Mg2+、Ca2+浓度越高,则绿泥石夹带率越高。低浓度的柠檬酸可以有效提高绿泥石的夹带率。E-DLVO理论计算表明,浮选过程中细粒级绿泥石极易吸附于赤铁矿表面,导致绿泥石脱除率较低,而添加柠檬酸后绿泥石与赤铁矿之间变为斥力,大量细粒级绿泥石可以通过夹带作用进入泡沫层,从而有效增加赤铁矿反浮选过程中绿泥石的脱除率,提高赤铁矿反浮选精矿指标;柠檬酸作用前后赤铁矿与绿泥石人工混合矿的粒度分析结果与E-DLVO理论计算结果一致。利用Plateau流体微元平均流速公式可知,木质素磺酸钙的添加可以有效提高油酸钠溶液(pH=8.5)的表面张力,增大流体微元的平均流速,从而使大量被夹带作用进入泡沫层中的细粒蛇纹石排出,有效降低细粒蛇纹石的泡沫夹带率,提高水镁石精矿的选别指标;泡沫稳定性测试结果进一步证实了上述推论。瓜尔胶在黄铜矿浮选过程中可以化学吸附于滑石表面,降低滑石颗粒的接触角,增加其亲水性,同时瓜尔胶还可以对微细粒滑石产生絮凝效果,显著增加细粒滑石的表观粒径,降低其在浮选过程中的泡沫夹带率,提高黄铜矿的精矿指标。本文针对三种层状结构硅酸盐矿物蛇纹石、滑石、绿泥石,通过Hallimond管研究了三种泥化矿物在浮选过程中的夹带行为并进行了有效调控,论文研究成果丰富了易泥化矿物在浮选过程中泡沫夹带行为的理论研究体系,对于含蛇纹石型水镁石、含滑石型黄铜矿以及含绿泥石型赤铁矿的浮选分离具有一定的指导意义,为泥化矿物含量较高的低品级矿产资源的高效开发利用提供了理论支撑。
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