CN104117432B

CN104117432B - 磁种浮选方法

Info

Publication number: CN104117432B
Application number: CN201410327374.4A
Authority: CN
Inventors: 伍喜庆; 戴川; 戴亮
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: CN104117432A

Abstract

本发明公开了磁种浮选方法，属于浮选分离的领域。该法包括以下几个分过程：磁种准备、磁种与药剂作用、矿浆预磁化和浮选分离。区别于常规浮选的主要特征在于，浮选调浆过程中，添加了磁种和预磁化，导致药剂与磁种作用后形成带基团的磁种（活性磁种）或具磁性的药剂（磁性药剂），原理上主要在药剂与粒子、粒子与粒子之间增加了磁性吸附或磁性作用力。本发明在预磁化磁场中，增强磁性药剂与目标矿物定向吸附能力或活性磁种与粒子的作用力，使浮选效率（回收率或选择性）提高、药剂用量下降。

Description

磁种浮选方法

技术领域

本发明属于分离技术领域，具体涉及一种磁种浮选方法。

背景技术

在物料分离领域，浮选（或气浮）是利用药剂调节粒子表面疏水性质的差别，以气泡为载体粘附水中固体颗粒，颗粒粘附气泡后上浮到界面而实现分离过程的，是应用最广泛的选矿方法，已使用100多年，几乎涉及各类矿石的分选。由于矿物表面天然疏水性的不足，大部分的矿物浮选需要借助添加药剂来调节合适的表面性质，实现选择性的分离。因此，在浮选领域，研究兴趣主要还是表现在对各类药剂的研究和相关的溶液化学和表面化学、其次是浮选工艺和设备，也有少部分研究粒子与气泡的碰撞理论等方面的基础性理论研究。

常规泡沫浮选适于选别0.5mm至5μm的矿粒，具体的粒限视矿种而定。当入选的粒度小于5μm时，需采用特殊的浮选方法，如絮凝浮选、载体浮选。所谓载体浮选（carrierflotation)就是添加了一种无论是从粒度上还是表面性质方面都是比微细粒更适合浮选的固体粒子（carrier)。美国专利（US4,523,991）公开了一种载体浮选细粒金属矿物和磷酸盐的方法，就是用适于浮选的矿粒粒度（10--300μm）的三水氧化铝为载体，载体用量为分选给料重量的0.5%-20%，载体使用之前要做疏水处理，这样易于微细矿粒粘附于载体表面，再以胺类为捕收剂上浮分选。这种欲分选的矿物与载体不同的，称为异类载体浮选。也有用同类粗粒矿物为载体的(中国专利CN86105760)，称为同类载体浮选。在污水处理方面也用到载体浮选净化，中国专利CN101805074B公开了以煤粉或焦油渣作为载体在浮选柱中从油污水中浮选脱油。

总之，载体浮选还是利用浮选的基本原理--疏水粒子粘附气泡上浮，载体疏水粗粒子和欲浮选分离的小粒子间（药剂作用后为疏水小粒子）主要还是借助疏水缔合力，使小粒子与粗粒载体结合在一起，形成最适合浮选的粒度尺寸，从而使小粒子浮起来。这样，即便是载体浮选中为了磁选回收载体重复利用方便而使用疏水磁铁矿作为载体（如美国专利US8,377,312)，也没有提到主动利用载体的磁性对浮选的有利作用，更没有采用预磁处理来强化这种载体的磁性作用。

发明内容

本发明目的是优化传统的浮选方法、提高浮选方法的效率。

本发明在浮选过程中引入磁种和预磁化，即，加入一种特殊固体粒子--磁性粒子（磁种）于料浆，磁种、药剂与粒子发生吸附，并且通过预磁化磁场强化磁性对浮选的影响。

为了提高浮选方法的效率、达到上述目的，本发明方法提供的技术步骤包括：

步骤一：磁种的准备

磁种可以是细磨磁铁矿或合成的尖晶石型磁性铁氧体；

步骤二：磁种与药剂混合

取步骤一准备的磁种适量配制成悬浮溶液，再向其中加入药剂，搅拌或根据药剂溶解配制需要加热搅拌反应一段时间，制得磁种药剂混合物悬浮溶液。所述的药剂是指常规浮选使用的用于捕收、抑制和调整作用的药剂，磁种占药剂的重量比例为0.5%-50%；

步骤三：料（矿）浆的预磁化处理

取细粒物料直接加水制成料浆，或根据矿石嵌布粒度，将矿石进行破碎再加水细磨矿至有用矿物单体解离，形成矿浆；再加入步骤二制备的磁种药剂混合物于料浆或矿浆中，并在磁场中预磁化。磁种药剂混合物加入量是0.1mg/L~200mg/L；

步骤四：浮选分离

将步骤三经预磁化处理的矿浆在浮选设备中浮选分离。

步骤一所述的磁种粒径控制在0.1mm以下。

步骤一所述的磁种的准备（细磨或合成）和步骤二所述的磁种和药剂混合也可合并为一个步骤，即在准备磁种的过程中加入药剂。

步骤三所述的在磁场中预磁化，是在磁场强度为0.01T-0.2T的磁场中搅拌调浆或调浆后通过预磁管或磁选机。

步骤三所述的矿石（物料）可以是磁性的铁矿石，也可以是其它矿石，特别地当物料中含有强磁性的成分时，可以不添加步骤一所述的磁种。

步骤四所述的浮选分离为在浮选槽、浮选柱或气浮池中实施。

区别于常规浮选，本发明在浮选调浆过程中，添加了磁种和预磁化操作，使得药剂与磁种作用后形成带基团的磁种（活性磁种）和具磁性的药剂（磁性药剂），原理上主要在药剂与粒子、粒子与粒子之间增加了磁性吸附或磁性作用力。此外，这种磁性作用，相对浮选中的任何物理作用力（范德华力、静电力、疏水作用力），是一种较强的远程力，在预磁化磁场中，增强了磁性药剂与目标矿物定向吸附能力、活性磁种与粒子的作用力，因此，某种意义上，相对浮选的化学药剂，磁种浮选中的磁种是一类‘物理药剂’。另外，预磁化磁场使得小粒度磁种或磁性矿物周围较小的距离内能够产生磁场，磁种表面犹如高梯度磁选机中的“钢毛”，能够发生“高梯度效应”，使磁种与具磁性的矿物聚团，因此，浮选过程中磁性作用与其它作用力的综合作用力场，使浮选效率（回收率或选择性）提高、药剂用量下降。

而区别于载体浮选主要在于：本发明添加的固体粒子必须是磁性物并且强调预磁化强化浮选的重要性；不强调磁种与分选粒子的相对大小和使用前的表面疏水处理；磁种用量比载体用量小很多，因为磁种用量是相对于浮选药剂，而载体是相对于分选物料的总量，这也是由它们的原理的所决定的：磁种浮选强调磁种与药剂的协同作用效果（有磁种粒子与分子间的作用），而载体浮选靠的是疏水载体粗粒子在矿浆中与细粒子碰撞-接触的机会而后聚合（粗粒子-细粒子作用）；功能上，磁种浮选除粒子上浮捕收作用外（正浮选），也可以改善抑制功能的作用（反浮选）。

因此，通过本发明磁种浮选方法的实施，可以提高浮选过程的目的产物的回收率、矿物间分离效率、以及减少浮选化学药剂的用量30%-50%，从而对浮选生产成本和环境保护有积极的效果。

附图说明

图1是本发明单矿物赤铁矿和石英的浮选，淀粉与磁化淀粉抑制性能比较试验效果图；

图2是本发明单矿物赤铁矿浮选，预磁化磁场强度对磁化淀粉抑制性能影响试验效果图；

图3是本发明单矿物赤铁矿浮选效果图；

图4是本发明镜铁矿石浮选效果图；

图5是本发明实施流程示意图。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明不局限于以下实例。图5是本发明实施流程示意图。

实施例1单矿物赤铁矿和石英的浮选，淀粉与磁化淀粉（磁种+淀粉，以下同）抑制性能比较试验：磁种为合成的Fe₃O₄微粒，平均粒径2.05μm，磁化淀粉（淀粉已预先加减配成溶液，淀粉：磁种=5:1重量比）制成混合悬浮液备用。在40ml浮选槽中，加入2g矿物（赤铁矿或石英）和35ml水，在预磁化永磁场0.05T中加NaOH溶液调节矿浆pH为11，再分别加入淀粉或磁化淀粉为抑制剂（变量）、CaO57.14mg/L、油酸钠240.0mg/L，然后撤掉磁场，反浮选分离。结果如图1所示，可以看出，阴离子反浮选试验磁化淀粉抑制效果优于普通淀粉，在同等抑制铁矿物效果下淀粉用量减少30%-50%。

实施例2单矿物赤铁矿浮选，预磁化磁场强度对磁化淀粉抑制性能影响试验：磁化淀粉固定用量0.62mg/L，预磁化永磁场强度为变量（分别为0T、0.05T、0.1T），其它试验条件如实施例1。结果，赤铁矿回收率分别为89.4%、92.6%、96.8%，表明预磁化磁场强度对磁种浮选有影响。

实施例3磁种为细磨的磁铁矿微粒，平均粒径16.5μm，磁化淀粉（淀粉已预先加减配成溶液，淀粉：磁种=5:2重量比）制成混合悬浮液备用。在500ml浮选槽中，加入100g某镜铁矿矿石（含Fe20.05%）和水，在预磁化永磁场0.05T中调节矿浆，再分别加入淀粉或磁化淀粉为抑制剂（变量）、十二胺为捕收剂150g/t，然后撤掉磁场，反浮选分离。结果如图2所示，可以看出，以磁化淀粉为抑制剂的镜铁矿回收率大于以普通淀粉为抑制剂的镜铁矿回收率；以分离效率衡量选别效果(（E为分离效率，β为精矿品位，α为原矿品位，γ为精矿产率，β纯为镜铁矿纯矿物品位），在同等条件下>。

实施例4单矿物赤铁矿浮选：磁种为合成的Fe₃O₄微粒，平均粒径5.05μm，在40ml浮选槽中，加入2g赤铁矿和35ml水，在预磁化永磁场0.1T中，分别以油酸钠或带磁种的油酸钠（油酸钠：磁种用量比为5:1）为捕收剂进行正浮选试验。浮选结果如图3所示，表明加磁种的油酸钠效果比油酸钠的效果好。

实施例5单矿物黄铁矿浮选：磁种分别为合成的Fe₃O₄和(Cu_0.1,Fe_0.9)O.Fe₂O₃微粒，平均粒径分别为8.80μm和10.02μm，在40ml浮选槽中，加入2g黄铁矿和35ml水，在预磁化永磁场0.1T中，以丁黄药30mg/L为捕收剂、2号油为起泡剂进行浮选试验，分别考察两种磁种用量对浮选的影响。结果如图4所示，表明随磁种用量增加，黄铁矿的回收率增加。

实施例6单矿物萤石浮选：磁种为合成的Fe₃O₄微粒，平均粒径5.05μm，在40ml浮选槽中，加入2g萤石和35ml水，在预磁化永磁场0.1T中，分别加入柠檬酸和磁种，最后加入油酸钠20mg/L为捕收剂进行浮选试验。结果如下表，表明加磁种的柠檬酸抑制效果比柠檬酸效果好。

柠檬酸用量mg/L	磁种用量mg/L	产率%
			0.0	0.0	72.0
8.0	0.0	60.5
			8.0	10.0	43.0

实施例7.煤泥的浮选：磁种为合成的Fe₃O₄微粒，平均粒径12.5μm，聚丙烯酰胺（PAM）与磁种按一定的比例配成混合悬浮液备用。在500ml浮选槽中，加入50g某煤泥（固定碳44.21%、灰分28.41%、硫0.86%，90%-100目）和水，在预磁化永磁场0.05T中调节矿浆，分别加入PAM和磁种混合物（变量）、松醇油为捕收剂1.08kg/t，然后撤掉磁场，浮选分离。结果如下表。

PAM用量mg/L	磁种用量mg/L	产率%
			0.0	0.0	43.4
8.0	7.0	55.0
			12.0	7.0	47.0
12.0	21.0	50.0

从表中可知磁种对提高煤泥浮选产率有促进作用。

Claims

1.一种磁种浮选方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：磁种的准备

选取细磨磁铁矿或合成的尖晶石型磁性铁氧体为磁种；

步骤二：磁种药剂混合物的制备

取步骤一准备的磁种配制成悬浮溶液，再向其中加入药剂，搅拌或根据药剂溶解配制需要加热搅拌反应一段时间，制得磁种药剂混合物悬浮溶液；所述的药剂是指常规浮选使用的用于捕收、抑制和调整作用的药剂，磁种占药剂的重量比例为0.5%-50%；

步骤三：对料浆或矿浆进行预磁化处理

取欲分离的细粒物料直接加水制成料浆，或根据矿石嵌布粒度，将矿石进行破碎再加水细磨至有用矿物单体解离，形成矿浆；再加入步骤二制备的磁种药剂混合物于料浆或矿浆中，并在磁场中预磁化，磁种药剂混合物加入量是0.1mg/L~200mg/L；

步骤四：浮选分离

将步骤三经预磁化处理的矿浆在浮选设备中浮选分离。

2.如权利要求1所述的磁种浮选方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一所述的磁种粒径控制在0.1mm以下。

3.如权利要求1所述的磁种浮选方法，其特征在于：步骤三所述的在磁场中预磁化，是在磁场强度为0.01T-0.2T的磁场中搅拌调浆或调浆后通过预磁管或磁选机。

4.如权利要求1所述的磁种浮选方法，其特征在于：步骤四所述的浮选分离为在浮选槽、浮选柱或气浮池中实施。