含碳酸盐铁矿石“分步浮选”中微细粒菱铁矿专属分散基团、絮凝基团的协同作用及对菱铁矿浮选界面的组装

Considering heterogeneous condensation between micro-fine siderite and coarse hematite or coarse quartz, and ineffective recovery of dispersive micro-fine siderite in the stepped flotation process of iron ores carbonates-contained, in light of crystal chemistry and density functional theory, et al, micro characteristics of interaction forces of siderite carrier itself and heterogeneous condensation were determined by means of EDLVO theory and Atomic Force Microscopy (AFM), based on the crystal structure, surface quality, and solution chemistry behavior. Exclusive dispersive group, and flocculating group were selected by reagents selecting tests, molecular design and quantum chemistry calculation, in the conditions of direct flotation stage of stepped flotation. Adjusting mechanisms of dispersive group, flocculating group and unavoid ions to the flotation interface of siderite were established via potentiodynamic test, high performance liquid chromatograph, kinetics simulation, and characteristics analysis of micro forces. Results will be meanningful to enhance the oriented collecting of siderite in direct flotation step, to eliminate the worsening effect of micro-fine siderite on reverse flotation of hematite, and then to increase the iron recovery. It also will enrich the flotation theory of micro-fine particles flotation.

针对鞍山式含碳酸盐铁矿石“分步浮选”体系中存在的微细粒菱铁矿与粗粒赤铁矿、粗粒石英形成异相凝聚、分散的微细粒菱铁矿不能有效捕收的问题，运用晶体化学、密度泛函理论等，以矿物晶体结构、表面性质、溶液化学行为的研究为基础，针对菱铁矿矿物浮选特性，借助EDLVO理论、原子力显微镜分析，研究菱铁矿自、异相颗粒间自载体作用和异相凝聚作用的微观特性；在“分步浮选”正浮选条件下，通过药剂选择试验，结合分子设计、量子化学计算，甄选具有良好协同作用的菱铁矿专属分散基团、絮凝基团。采用动电位测试、高效液相色谱仪分析、动力学模拟、作用力微观特性分析，建立分散基团、絮凝基团、难免离子对菱铁矿浮选界面的调控机制。研究结果将强化“分步浮选”正浮选体系微细粒菱铁矿的靶向捕收，消除微细粒菱铁矿对赤铁矿反浮选的恶化效应，提高“分步浮选”铁回收率，同时可以丰富微细粒铁矿的浮选理论。

针对鞍山式含碳酸盐铁矿石“分步浮选”体系中存在的微细粒菱铁矿与粗粒赤铁矿和石英形成异相凝聚、分散的微细粒菱铁矿不能有效捕收问题，运用晶体化学、密度泛函理论研究了菱铁矿、赤铁矿和石英的晶体结构，探明了菱铁矿和赤铁矿表面Fe原子、石英表面O原子分别为各矿物的活性位点；采用DFT计算了矿物晶体微观机械力学参数，借助Matlab编程方式在球形坐标系内描述了晶体表面杨氏模量的变化规律、基于Micro-XCT对矿物颗粒内部结构进行三维表征，结果表明：菱铁矿晶体表面力学性质分布不均匀、颗粒内部含有较多原生孔洞和裂缝，是造成菱铁矿泥化的主要原因。通过沉降试验、EDLVO理论分析、原子力显微镜检测，研究了菱铁矿的自载体作用和颗粒间力学特征，表明中性条件下，微细粒菱铁矿和赤铁矿颗粒之间的异相团聚作用较弱，容易实现同相凝聚。通过分散基团、絮凝基团筛选试验，结合分子设计和量子化学计算，甄选具有良好协同作用的菱铁矿专属分散基团柠檬酸、絮凝基团预糊化淀粉，实现了菱铁矿选择性絮凝浮选界面调控。采用动电位测试和XPS分析，揭示了药剂在菱铁矿浮选界面的组装行为，结果表明，分散基团主要以化学吸附方式作用于菱铁矿表面铁原子上，预糊化淀粉通过络合作用呈“尾状”吸附于菱铁矿表面，在菱铁矿颗粒之间起吸附架桥作用，减小矿浆中菱铁矿颗粒之间的斥力，促进微细粒菱铁矿的絮凝。在适宜药剂制度下，人工混合矿“控制分散-选择絮凝”分步浮选试验，获得了FeO含量为20.15%、回收率为55.85%的正浮选精矿，以及TFe品位61.74%、回收率73.21%的反浮选粗选精矿，综合铁回收率为84.85%。实现了正浮选体系对微细粒菱铁矿靶向捕收、提高铁回收率的预期目标，丰富了微细粒铁矿选矿理论。