鞍山式贫赤铁矿新型反浮选捕收剂的合成及浮选性能研究

针对鞍山式贫赤铁矿反浮选过程中存在的捕收剂选择性差、价格偏高以及工艺条件相对复杂等问题，在对赤铁矿和石英晶体结构及表面性质进行计算分析的基础上，运用量子化学分子轨道设计理论设计几个新型赤铁矿反浮选捕收剂，并对其进行合成研究；在对新型捕收剂的浮选性能进行研究的基础上，运用量子化学计算以及红外光谱分析、光电子能谱分析探讨新型捕收剂的浮选作用机理，构建捕收剂与矿物表面的作用模型。通过本项目的实施，能优化赤铁矿反浮选工艺，深化赤铁矿反浮选体系的药剂作用原理研究，提高赤铁矿的浮选效率，为提高铁矿资源的利用效率奠定坚实的基础。该研究成果能够优化赤铁矿反浮选捕收剂的量子化学设计理论，为构建赤铁矿反浮选捕收剂设计新的理论体系提供理论依据和指导。

本项目针对鞍山式贫赤铁矿反浮选捕收剂选择性差、价格偏高以及工艺条件相对复杂等问题，从组合用药和药剂改性的角度出发，致力于开发新型的铁矿石反浮选捕收剂，并探讨新型捕收剂的浮选作用机理，重点开展了N,N-二（3-氯-2-羟丙基）十二烷基胺(N32)的合成及浮选性能研究、N-十二烷基乙二胺与醇组合捕收剂的浮选性能研究工作，取得了以下研究成果：①以十二胺和环氧氯丙烷为原料、乙醇为有机溶剂，在25℃下可通过加成反应合成高黏性液体N32；②单矿物浮选试验结果表明，N32对石英具有比十二胺更强的捕收能力，在其用量为 43.3mg/L、淀粉用量为23.3 mg/L、pH=7~9时，石英回收率达到98.00%；③ N32对赤铁矿和石英组成的人工混合矿具有一定的分选效果，并且对较高品位人工混合矿分选效果更好。在捕收剂用量为 43.3mg/L、pH=7.3、淀粉用量为23.3mg/L时对质量比为3:2的人工混合矿取得最好的分选效果，此时精矿中的铁品位为66.3%、铁回收率为 90.06%；在捕收剂用量为43.3mg/L、pH=7.3、淀粉用量为23.3mg/L时，对质量比为1:1的人工混合矿取得最好的分选效果，此时精矿中的铁品位为63.12%、铁回收率为89.56%；在捕收剂用量为43.3mg/L、pH=7.3、淀粉用量为6.67mg/L时，对质量比为2:3的人工混合矿取得最好的分选效果，此时精矿中的铁品位为64.75%、铁回收率为88.85%；④分子吸附动力学模拟结果表明，N32与石英表面的吸附能小于在赤铁矿表面的吸附能，更容易与石英表面发生吸附作用；动电位和红外检测结果表明，其主要以静电引力和氢键作用与矿物表面发生吸附；⑤脂肪醇的添加能够改善N-十二烷基乙二胺对石英的捕收性能，当胺与醇的组合比例达到1:1（质量比）时，取得最好的浮选效果。在脂肪醇用量固定的条件下，石英回收率随脂肪醇非极性基碳链长度的增加而增大；在脂肪醇非极性基碳原子数相同时，石英回收率随脂肪醇非极性基支链数目的增多而增大；⑥动电位和红外检测结果表明，脂肪醇与二元胺在矿物表面发生了共吸附。以上研究成果对丰富鞍山式贫赤铁矿石反浮选捕收剂的开发理论，深化铁矿石反浮选捕收剂的作用机理研究具有重要意义。