含碳酸盐难选铁矿石分步与分散协同浮选及其机制研究

According to the significance of domestic iron ore resource utilization, this project focuses on the effective beneficiation theory and key technologies for carbonate-containing refractory iron ores. This research mainly explores the surface characteristics, floatability, solution chemical characteristics, interaction energy between particles, and the selective separating and dispersing methods and their mechanisms of carbonate-containing refractory iron ores, and builds the synergetic flotation technology of step-by step flotation and dispersing flotation. Furthemore, the influences of carbonates on the flotation of iron ores will be studied, and the origins and solutions of these effects will be developed. This synergetic flotation technology brings dispersing technology into the direct flotation process to reduce the entrainment of hematite and magnetite in the middling siderite product, and combines dispersing technology with the reverse flotation process to raise the final grade and recovery. In this study, with the aid of quantum chemical calculation, the influence of step-by-step process and dispersing process on each other, and the synergetic mechanisms will be quantitatively analyzed. Moreover, the optimizing method of the synergetic process will be used to determine the final beneficiation process, building the selectively separating and dispersing technology for the carbonate-containing refractory iron ores. This study will contribute to the iron ore’s beneficiation theory and technology, and realize the effective beneficiation for carbonate-containing refractory iron ores.

围绕我国对铁矿资源的重大需求，针对含碳酸盐难选铁矿石进行高效分选理论及关键技术研究。主要研究含碳酸盐难选铁矿石的表面特性与可浮性、溶液化学特性、颗粒之间作用能、选择性分散与分离方法以及分步与分散协同浮选技术和机制等，分析碳酸盐对铁矿石分选的影响、根本原因和解决方法。在分步浮选的正浮选过程中引入分散浮选技术，降低赤、磁铁矿石在中矿中的夹杂，在反浮选过程中结合分散浮选技术，提高铁矿石品位和回收率，建立含碳酸盐难选铁矿石的分步与分散协同浮选技术体系，并对分步浮选对分散效果的影响、分散浮选对分步浮选效果的影响进行量化，结合量子化学计算研究其作用机制，通过对协同过程的最优化分析，提出能实现含碳酸盐难选铁矿石高效分选的浮选工艺，并形成含碳酸盐铁矿石选择性分散与分离浮选技术，为丰富铁矿石浮选理论与技术，实现含碳酸盐难选铁矿石高效分选做出贡献。

本项目围绕我国对铁矿资源的重大需求，针对含碳酸盐难选铁矿石进行了高效分选理论及技术研究。主要以菱铁矿、赤铁矿和石英三种纯矿物为研究对象，研究了含碳酸盐铁矿石的工艺矿物学、晶体化学及表面特性，浮选体系中矿物间相互影响及其根本原因，并在此基础上研究了含碳酸盐铁矿石浮选环境优化技术，分步与分散协同浮选工艺，以及分步与分散协同浮选机理。.通过本项目研究，获得了铁矿物浮选过程中矿物之间相互影响与矿物晶体化学特征和表面特性之间的关系，找出了不同矿物间发生相互影响的原因和条件、以及促进、减弱或消除影响的方法。制定了适宜含碳酸盐难选铁矿石高效分选的合理浮选工艺流程，得出了分步和分散协同作用的机理。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。通过该研究，建立了含碳酸盐难选铁矿石的分步与分散协同浮选工艺，获得了较好的浮选指标。