鞍山式含碳酸盐铁矿石分步浮选机理研究

中国含碳酸盐铁矿石探明储量达50亿吨以上，鞍山地区含碳酸盐铁矿石总储量约10亿吨，该类型矿石采用已有的选矿工艺无法得到有效利用。因此，研究鞍山式含碳酸盐铁矿石开发利用过程中的基础性科学问题具有重要的理论和实际意义。.本项目首次提出采用分步浮选法分选该类矿石，首先采用正浮选将碳酸盐矿物分离出去，消除其对赤铁矿和石英分选体系的影响，再通过反浮选得到铁精矿，从而实现铁的高效回收与利用。本项目深入到分子、原子的角度去研究鞍山式含碳酸盐铁矿石"分步浮选"的机理，揭示微观范围内发生的作用机制，获得"分步浮选"过程中细粒级菱铁矿对赤铁矿及石英吸附罩盖的不稳定性机制、菱铁矿的适宜载体粒级及质量分数、矿粒表面间、矿粒与气泡间相互作用力的显微特征、浮选药剂与矿物表面作用机制、不同矿物的浮游交互式影响、吸附罩盖动态过程等基础理论，为分步浮选中回收率的提高提供理论指导，开辟含碳酸盐铁矿石高效开发新途径。

针对鞍山式含碳酸盐铁矿石的高效开发利用，申请者采用“分步浮选”法分选该类矿石，首先采用正浮选将碳酸盐矿物分离出去，消除其对赤铁矿和石英分选体系的影响，再通过反浮选得到铁精矿。本项目针对鞍山式含碳酸盐铁矿石“分步浮选”的机理展开研究，旨在为铁回收率的提高提供方向。.项目研究了金属阳离子、无机阴离子调整剂、有机抑制剂、组合抑制剂对鞍山式含碳酸盐铁矿石组成矿物浮选行为的影响。考察了浮选药剂与矿物表面的相互作用形式，结果表明淀粉与菱铁矿、赤铁矿、石英三种矿物分别形成了一定的氢键缔合基团，发生了大小不同的化学吸附，油酸钠与三种矿物发生了分子吸附，CaCl2对石英的可浮性起到很大作用。药剂与矿物表面相互作用能的模拟计算结果表明，在“分步浮选”正浮选体系下，油酸钠与菱铁矿的相互作用能最小，为-83.47kJ/mol；反浮选体系下，淀粉对赤铁矿具有强烈的抑制作用，相互作用能低至-61.76 kJ/mol，但对菱铁矿及石英的抑制作用弱，油酸钠对活化后的石英具有很好的捕收作用，对菱铁矿和赤铁矿的捕收作用不强。.不同矿物颗粒间浮选交互影响研究结果表明，菱铁矿的粒度是导致含碳酸盐铁矿石常规反浮选效果差的主要原因，菱铁矿含量大于5.3%时，会恶化浮选指标。“分步浮选”体系下，菱铁矿发生吸附罩盖的临界吸附百分数为17.89%，菱铁矿质量分数x1、粒度x2与菱铁矿在粗粒矿物表面的吸附百分数y间的关系模型为y=17.7449+0.1833x1-12.2172x2，当x1与x2的关系为x1≤66.6514x2+0.7916时，浮选指标较好。.不同矿物颗粒间相互作用能研究结果表明，微细粒菱铁矿与粗粒赤铁矿间相互作用能表现为引力，增大赤铁矿动电位绝对值，可增加颗粒之间的静电排斥力，减少微细粒菱铁矿在粗粒赤铁矿上的粘附；微细粒菱铁矿与粗粒石英间也表现为引力，菱铁矿在粗粒石英上发生粘附，导致浮选指标严重恶化。增大菱铁矿的动电位绝对值，可以增加颗粒之间的静电排斥力，减少微细粒菱铁矿在粗粒石英上的粘附。.项目执行过程中出版学术专著2部，在国内外会议、国内核心期刊上发表与本课题相关的学术论文8篇，其中EI收录论文3篇，申请国内发明专利3项，参加国际、国内学术会议各2次，共有1名博士生、4名硕士生参与项目研究。研究成果为“分步浮选”回收率的提高奠定基础，并为“分步浮选”技术的工业应用提供指导。