CN113369020B - 一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选捕收剂、浮选药剂及浮选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选捕收剂、浮选药剂及浮选方法，该浮选捕收剂包括捕收剂A，所述捕收剂A为
其中，R1为C1‑C15的烷基、C4‑C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；R2为氢、C1‑C15的烷基、C4‑C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基或苄基。本发明中，将捕收剂A用作铁钛矿的浮选捕收剂，得益于苯环与磷酸基团特有的协同作用，使捕收剂A表现出良好的浮选选择性和回收率，能够改善钛铁矿的回收率以及品位。
Description
技术领域
本发明属于矿物浮选技术领域，尤其涉及一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选捕收剂、浮选药剂及浮选方法。
背景技术
浮选是利用矿物表面疏水性与亲水性的差别，对矿物进行分离的一种方法，它是应用最广泛的选矿方法。几乎所有的矿石都可用浮选分选。如金矿、银矿、方铅矿、闪锌矿、黄铜矿、辉铜矿、辉钼矿、镍黄铁矿等硫化矿物，孔雀石、白铅矿、菱锌矿、异极矿和赤铁矿、锡石、黑钨矿、铁钛矿、绿柱石、锂辉石以及稀土金属矿物、铀矿等氧化矿物的选别。石墨、硫磺、金刚石、石英、云母、长石等非金属矿物和硅酸盐矿物及萤石、磷灰石、重晶石等非金属盐类矿物和钾盐、岩盐等可溶性盐类矿物的选别。虽然利用矿物的天然疏水性也可以进行矿石的选别，但通常都使用浮选药剂以增大或减小矿物表面的疏水性，调整控制矿物的浮选行为。
铁钛矿是铁和钛的氧化物矿物，是提炼钛的主要矿石。铁钛矿与其脉石(例如钛辉石、橄榄石)性质类似，且常伴生，铁钛矿与其脉石的选择性分离是世界性难题之一。中国四川攀枝花铁矿中，铁钛矿分布于磁铁矿颗粒之间或裂理中，并形成大型矿床。铁钛矿的化学成分与形成条件有关。高效的选取日益贫细化的铁钛矿是选矿中的主要难题，但现有的捕收剂主要以油酸和脂肪酸为主要原料，例如MOS捕收剂，其主要成分是油酸，还含有毒的砷成分，易造成环境污染，同时具有成本高和设备腐蚀等问题，且对铁钛矿和其脉石的分离选择性不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选捕收剂、浮选药剂及浮选方法，旨在实现铁钛矿与其脉石的高选择性分离。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选捕收剂，所述浮选捕收剂包括捕收剂A，所述捕收剂A为式Ⅰ所示化合物：
其中，式Ⅰ所示化合物中，R1为C1-C15的烷基、C4-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；所述苯基、苄基、苄氧基的芳香环上带有或不带有取代基；
R2为氢、C1-C15的烷基、C4-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基或苄基，所述苯基、苄基的芳香环上带有或不带有取代基。
本发明首次创新地采用式Ⅰ所示化合物作为浮选捕收剂用于铁钛矿与其脉石选择性分离。本发明中，得益于捕收剂A中苯环与磷酸基团特有的协同作用，苯环作为疏水基团(6C)，主导效应为给电子共轭效应；磷酸基团作为配位核心基团，为金属离子提供电子，当磷酸基团中电子云过小时，无法有效捕收目的矿物，当磷酸基团中电子云过大时，无法有效分离目的矿物。苯环与磷酸基团的组合较好的解决了这一问题，同时，调节捕收剂A上的其它基团，可以使效果达到最佳。
上述捕收剂中，优选的，所述R1为C4-C8的烷基、苯基或苄基。本发明中，特别所述的R1为芳香基取代基时，有助于进一步改善分子内协同作用，进一步改善铁钛矿与其脉石的分离选择性。所述R2为氢、C1-C4的烷基、苯基或苄基。
进一步优选的，所述R1为苯基；所述R2为氢。
优选的，所述浮选捕收剂包括捕收剂B，所述捕收剂还包括捕收剂B，所述捕收剂B为式Ⅱ所示化合物、式Ⅲ所示化合物中的至少一种：
其中，式Ⅱ所示化合物中，R1为C1-C15的烷基、C3-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；所述苯基、苄基、苄氧基的芳香环上带有或不带有取代基；
式Ⅲ所示化合物中，R2为C1-C15的烷基、C3-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；其中，苯基、苄基、苄氧基的芳香环上带有或不带有取代基(带有取代基的也称为取代苯基、取代苄基、取代苄氧基)。
本发明通过研究发现，式Ⅰ所示化合物和式Ⅱ所示化合物或式Ⅲ所示化合物之间在实现铁钛矿与含铁脉石的选择性分离方面存在意外地协同作用；可以基于二者特殊的协同作用，在降低捕收剂A用量下还有助于确保浮选选择性和回收率。
优选的，所述的R1为C8-C12的直链烷基，所述的R2为苯基。
优选的，所述浮选捕收剂中，所述捕收剂A和捕收剂B的摩尔比为70-95︰1-30。
进一步优选的，所述捕收剂A和捕收剂B的摩尔比为75-90︰5-20。
更进一步优选的，所述捕收剂A和捕收剂B的摩尔比为80-85︰10-15。在该优选的范围下，具有更优的协同效果，更利于有效提升目标铁钛矿和含铁脉石的分离选择性。
作为一个总的发明构思，本发明提供了一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选药剂，所述浮选药剂包括起泡剂以及上述浮选捕收剂，所述起泡剂为2#油、松油醇、BK201、甲基异丁基甲醇、2-乙基己醇、4#油、多缩乙二醇二苄基醚(甘卞油)、多丙二醇烷基醚或W-02起泡剂中的至少一种。
上述浮选药剂中，优选的，所述捕收剂A与起泡剂的摩尔比为70-95︰1-20。
进一步优选的，所述捕收剂A与起泡剂的摩尔比为70-95︰5。
本发明中的起泡剂可以是行业内公知的具有起泡功能的药剂，其用量也可基于现有浮选手段进行调整。
作为一个总的发明构思，本发明提供了一种将铁钛矿与其脉石浮选分离的浮选方法，包括以下步骤：将铁钛矿与其脉石矿物粉碎、调浆，得矿浆，向矿浆中加入上述浮选药剂，再进行浮选；浮选过程中矿浆的pH值为2-9，所述浮选药剂的用量不低于1×10-5mol/L。
上述浮选方法中，优选的，所述浮选过程的pH值为5-7，所述浮选药剂的用量不低于5×10-5mol/L。
进一步优选的，所述浮选过程的pH值为5-6；所述浮选药剂的用量为5×10-5mol/L-1×10-4mol/L。在该优选的pH值范围内，可以进一步发挥浮选药剂的性能，进一步改善浮选选择性和回收率。
本发明中，所述浮选药剂的用量为捕收剂A，以及选择性包含的捕收剂B、起泡剂的总用量(摩尔总和)。例如，当所述的浮选药剂为捕收剂A和起泡剂时，所述的浮选药剂用量指二者的总和(摩尔总和)；当所述的浮选药剂为捕收剂A、捕收剂B以及起泡剂时，所述的浮选药剂用量指三者的总和。
优选的，所述脉石矿物包含钛辉石、橄榄石中的至少一种。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明中，将捕收剂A用作铁钛矿的浮选捕收剂，捕收剂A中苯环与磷酸基团特有的协同作用，使捕收剂A表现出良好的浮选选择性和回收率，有效实现铁钛矿与其脉石的高选择性分离。
2、本发明中，将捕收剂A与捕收剂B复配，具有协同增效效果，不仅可协同增加对铁钛矿的捕收能力，有助于选择性的捕收钛铁矿，且抑制脉石矿物，从而实现二者选择性分离，增强泡沫的稳定性，还有效降低捕收剂A的用量，并有效提高浮选精矿的品位和回收率。
3、本发明在进行浮选时，弱酸性条件下可以抑制捕收剂A的电离，同时不会因为过多质子而影响捕收剂A与矿物表面与金属离子的选择性配位，使目标矿物表面吸附更多的药剂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1-5中单矿的浮选流程示意图；
图2为实施例6-10中三元混合矿的浮选流程示意图；
图3为实施例11中原矿的浮选流程示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
在本发明下述实施例1-10中，所采用的铁钛矿、钛辉石和橄榄石的单矿物均如表1所示。
表1单矿物的原始品位与原产地
实施例1：
为了验证本发明浮选主捕收剂(捕收剂A)单独使用时在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川攀枝花的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，并采用图1所示单矿的浮选流程进行浮选。以本实施例中的捕收剂A(见表2)和起泡剂2#油作为浮选药剂分别对上述三种不同矿物进行浮选，各组浮选过程参数相同，区别仅在于捕收剂A不同，从而对比本发明不同捕收剂A的浮选及分选效果。
本实施例中的浮选药剂由捕收剂A(式Ⅰ中，R1和R2为变量)、2#油按0.095mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A和2#油加入1L去离子水中(浮选药剂浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。后续浮选药剂用量(浓度)指捕收剂A和2#油的摩尔总和。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好的精矿(铁钛矿、钛辉石或橄榄石)2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10-4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。表2为实施例1中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同捕收剂A下的回收率。
表2铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同捕收剂A下的回收率
从表2可以看出捕收剂A对钛铁矿的最低回收率达到了80.64％，而对钛辉石和橄榄石的最高回收率为27.39％和19.84％，表现出了良好的选择性。
实施例2：
为了验证本发明中主捕收剂(捕收剂A)与助捕收剂(捕收剂B)联合使用时在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川攀枝花的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，并采用图1所示流程进行浮选。实验分为4组，其中两组实验采用主捕收剂(捕收剂A)和助捕收剂(捕收剂B)、2#油联合用药，其中捕收剂B为苯甲羟肟酸或十二胺。另外两组实验为：采用主捕收剂(捕收剂A)、和油酸(助捕收剂)、2#油联合用药；采用主捕收剂(捕收剂A)和苯乙烯磷酸(助捕收剂)、2#油联合用药。
然后将各浮选药剂分别对上述三种不同矿物进行浮选。各实验组的浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂的组合不同，从而对比不同浮选药剂的浮选及分选效果。
本实施例中上述浮选药剂：由捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、助捕收剂、2#油按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、助捕收剂和2#油加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。后续浮选药剂用量(浓度)指捕收剂A、助捕收剂和2#油的总摩尔量和。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好的精矿(铁钛矿、钛辉石或橄榄石)2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10-4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。表3为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同助捕收剂下的回收率。
表3铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同助捕收剂下的回收率
由表3可以看出，本发明中的主捕收剂(捕收剂A)和胺类助捕收剂(捕收剂B)能够产生意外的协同作用，能够协同选择性改善铁钛矿和含铁脉石如(钛辉石、橄榄石)的选择性分离效果。
实施例3：
为了验证本发明中浮选主捕收剂(捕收剂A)与助捕收剂(捕收剂B)联合使用时比例的变化在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中的四川攀枝花的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，并采用图1所示流程进行浮选。采用本实施例中不同药剂比例的浮选药剂分别对上述三种不同矿物进行浮选，各组浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂中药剂的比例不同，从而对比本实施例中各不同药剂比例的浮选药剂的浮选及分选效果。
本实施例中的各浮选药剂：由捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、2#油按不同的比例(共0.1mol，具体比例见表4)组成。将上述摩尔比的捕收剂A、捕收剂B和2#油加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好的精矿(铁钛矿、钛辉石或橄榄石)2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10-4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。表4为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂比例下的回收率。
表4铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂比例下的回收率
注：表4中，药剂比例指捕收剂A：捕收剂B：松油醇的摩尔比。
由表4可以看出，在本发明所优选的药剂比例范围内浮选效果最好，超出比例后浮选效果有所下降。其中最好的药剂比例为80：15：5。
实施例4：
为了验证本发明中浮选药剂浓度的变化在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中的四川攀枝花的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，并采用图1所示流程进行浮选。以本实施例中的浮选方法分别对上述三种不同矿物进行浮选，各组浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂浓度不同，从而对比本实施例中不同浓度浮选药剂的浮选及分选效果。
本实施例中的浮选药剂：由捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、2#油按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、捕收剂B、2#油加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好的精矿(铁钛矿、钛辉石或橄榄石)2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，浮选药剂浓度均为变量，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。
表5铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂浓度的回收率
由表5可以看出，随着浮选药剂浓度的增加，浮选效果逐渐提高，在大于或等于5×10-4mol/L时效率到达峰值，随后浓度的增加回收效率变化不明显。
实施例5：
为了验证本发明矿浆pH值的变化在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川攀枝花的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，并采用图1所示流程进行浮选。以本实施例中的浮选方法分别对上述三种不同矿物进行浮选，各组的浮选过程参数相同，区别仅在于，矿浆pH值不同，从而对比不同矿浆pH值的浮选及分选效果。
本实施例中的浮选药剂：由捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、2#油按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、捕收剂B、2#油加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好的精矿(铁钛矿、钛辉石或橄榄石)2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，矿浆pH值为变量，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10-4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。表6为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同矿浆pH值的回收率。
表6铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同矿浆pH值的回收率
由表6可以看出，本发明浮选药剂在弱酸或接近中性环境下浮选效率最高，其中pH值6时最好。给电子效应增加磷酸基团的酸性，碱性溶液环境促进磷酸的电离，增加氧原子孤对电子数，降低捕收剂对目的矿物的选择性。过酸的溶液环境又会抑制目的矿物的浮选。
实施例6：
为了验证本发明浮选药剂在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，按不同比例混合均匀，得到四种人工混合矿物1#-4#，并采用图2所示三元混合矿的浮选流程进行浮选，实验分为4组。每组实验以苯乙烯磷酸复配药剂(对比药剂)作为浮选药剂与本发明浮选药剂进行比较，各实验组浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂的种类不同，从而对比说明本发明浮选药剂的浮选效果。
本发明浮选药剂：由捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、2#油按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、捕收剂B、2#油加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
苯乙烯磷酸复配药剂(对比药剂)：由苯乙烯磷酸、2#油按0.095mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的苯乙烯磷酸、2#油加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10- 4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。
以下为本实施例中所述人工混合矿物1#-4#的具体混合比例如下：
人工混合矿物1#：铁钛矿1g，钛辉石1g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。
人工混合矿物2#：铁钛矿1g，橄榄石1g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。
人工混合矿物3#：钛辉石1g，橄榄石1g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。
人工混合矿物4#：钛辉石0.5g，橄榄石石0.5g，铁钛矿1g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。
表7为本实施例中人工混合矿物1#-4#的组成、比例和各组分的品位，表8为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石浮选回收率和品位。
表7人工混合矿物1#-4#的组成、比例和各组分的品位
表8铁钛矿、钛辉石和橄榄石浮选回收率和品位
由表8可以看出，本发明浮选药剂在混合矿浮选中具有优异的选择性捕收能力，浮选药剂对铁钛矿会进行优先的捕收，而对比例中脉石矿物回收率品位过高，无法有效分离矿物。
实施例7：
为了验证本发明中不同主捕收剂(捕收剂A)与助捕收剂(捕收剂B)联合使用时在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，按比例混合均匀，得到铁钛矿：钛辉石：橄榄石质量比为2：1：1的人工混合矿，并采用图2所示流程进行浮选，各组浮选过程参数相同，区别仅在于，主捕收剂(捕收剂A)类不同，从而对比实施例中各浮选药剂的浮选效果。
本实施例中浮选药剂：由捕收剂A(式Ⅰ中，R1和R2为变量，见表9)、捕收剂B(十二胺)、松油醇按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、十二胺、松油醇加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10- 4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。
本实施例中的人工混合矿物：铁钛矿1g，钛辉石0.5g，橄榄石石0.5g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。表9为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同主捕收剂下的回收率。
表9铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同捕收剂A下的回收率
由表9可以看出，使用本发明的捕收剂可以实现钛铁矿与其脉石矿物的分离，其中效果最好的捕收剂A为
钛铁矿的回收率和品位达到了95.84％和92.94％，而钛辉石的回收率和品位为4.22％和4.09％，橄榄石的回收率和品位为3.07％和2.97％。
实施例8：
为了验证本发明浮选主捕收剂(捕收剂A)与助捕收剂(捕收剂B)联合使用时比例的变化在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，按比例混合均匀，得到铁钛矿：钛辉石：橄榄石质量比为2：1：1的人工混合矿，采用图2所示流程进行浮选，各组浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂的配比不同，从而对比本实施例中浮选药剂的浮选效果。
本实施例中浮选药剂：将捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、松油醇按不同的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、捕收剂B(十二胺)、松油醇加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10- 4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。
本实施例中人工混合矿物：铁钛矿1g，钛辉石0.5g，橄榄石石0.5g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。表10为实施例8中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂比例下的回收率。
表10铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂比例下的回收率
注：表10中，药剂比例指捕收剂A：捕收剂B：松油醇的摩尔比。
由表10可以看出，在本发明所优选的药剂比例范围内浮选效果最好，超出比例后浮选效果有所下降。其中最好的药剂比例为80：15：5。
实施例9：
为了验证本发明浮选药剂浓度的变化在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，按比例混合均匀，得到铁钛矿：钛辉石：橄榄石质量比为2：1：1的人工混合矿，采用图2所示流程进行浮选，本实施例中各组浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选药剂的浓度不同，从而对比不同浮选药剂浓度下的浮选效果。
本实施例中浮选药剂：将捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、松油醇按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、十二胺、松油醇加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH值调整剂，使矿浆pH值为6，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，浮选药剂浓度为变量，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。
本实施例中人工混合矿物：铁钛矿1g，钛辉石0.5g，橄榄石石0.5g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。表11为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂浓度下的回收率。
表11铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同药剂浓度下的回收率
由表11可以看出，随着浮选药剂浓度的增加，浮选回收率逐渐提高，在5×10-5mol/L时效率到达峰值，随后浓度的增加回收效率变化不明显。在所测试的浓度范围内，钛铁矿品位始终保持在90％左右，表明本发明浮选药剂具有优异的浮选性能。
实施例10：
为了验证本发明浮选pH值的变化在各组分混合矿物中的分选效果，采用表1中四川的铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿，按比例混合均匀，得到铁钛矿：钛辉石：橄榄石质量比为2：1：1的人工混合矿，采用图2所示流程进行浮选，本实施例中各组浮选过程参数相同，区别仅在于，浮选矿浆pH值的不同，从而对比在不同浮选矿浆pH值的浮选效果。
本实施例中浮选药剂：将捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、十二胺、松油醇按0.080mol：0.015mol：0.005mol的比例组成。将上述摩尔比的捕收剂A、十二胺和松油醇加入1L去离子水中(浓度为0.1mol/L)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，得浮选药剂溶液，密封待使用。
具体操作为：将精矿矿石(粒径为3mm-0.5mm)干磨20min(磨矿后粒径为0.0740-0.0374mm，采用卧式球磨机干磨，磨矿浓度为35-40％)，每组称取磨好并且按比例混合均匀后的精矿2g倒入40mL浮选槽，加入35mL去离子水后，加入pH调整剂，本实施例中矿浆pH值为变量，向矿浆中加入本实施例上述浮选药剂溶液，补充适量去离子水，使浮选药剂的浓度均为1×10-4mol/L，搅拌3min，开始刮泡，刮泡3min，精矿随泡沫被刮至精矿盆，尾矿残留在浮选槽中，精矿和尾矿经过滤、烘干后各自称重，对精矿的品位进行检测并计算回收率。
本实施例中人工混合矿物：铁钛矿1g，钛辉石0.5g，橄榄石石0.5g，在室温下机械搅拌10min，使得矿物充分混匀，密封待使用。表12为本实施例中铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同pH值下的回收率。
表12铁钛矿、钛辉石和橄榄石精矿在不同矿浆pH值下的回收率
由表12可以看出，浮选药剂在弱酸环境下的捕收效率良好，此时铁钛矿的品位和回收率都保持在90％以上，其中pH值6时最好，铁钛矿的品位和回收率分别为92.94％和95.84％。给电子效应增加磷酸基团的酸性，碱性溶液环境促进磷酸的电离，增加氧原子孤对电子数，降低捕收剂对目的矿物的选择性。过酸的溶液环境又会抑制目的矿物的浮选。
实施例11：
原矿浮选案例：
应用铁钛矿矿样来自四川攀钢集团选钛厂，原矿品位TiO218.07％，-200目占-33％，加水调浆至矿浆浓度为30％，加入0.6kg/t硫酸、0.3kg/t黄药、0.05kg/t 2#油进行浮选脱硫，浮选5min，获得含硫尾矿和含钛粗矿。含钛粗矿进行下一步浮选。加入2.4kg/t硫酸、本发明浮选药剂或工业浮选药剂2kg/t进行铁钛矿粗选，时间为3min，一次精选加硫酸入0.4kg/t，时间为3min，二次精选加入硫酸0.2kg/t，时间为3min，三次精选加入硫酸0.15kg/t，时间为3min，四次精选加入硫酸0.1kg/t，时间为3min。浮选工艺流程图见图3。
本发明浮选药剂：将捕收剂A(式Ⅰ中，R1为苯基，R2为氢)、捕收剂B(十二胺)、2#油按摩尔比80：15：5加入一定量的去离子水中(质量分数为5％)，在常温下磁力搅拌30min，使得药剂充分混匀，密封待使用。
工业浮选药剂：捕收剂砷酸、2#油。
表13为本发明浮选药剂与工业浮选药剂浮选铁钛矿的对比结果。
表13浮选铁钛矿的对比结果
由表13可见，本发明浮选药剂对铁钛矿的浮选品位和回收率比现有工业浮选药剂提高了0.88％和7.91％，表明本发明浮选药剂完全达到了工业要求。
Claims (13)
1.一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选捕收剂，其特征在于，所述浮选捕收剂包括捕收剂A，所述捕收剂A为式Ⅰ所示化合物：
式Ⅰ
其中，式Ⅰ所示化合物中，R1为C1-C15的烷基、C4-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；R2为氢、C1-C15的烷基、C4-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基或苄基。
2.根据权利要求1所述的浮选捕收剂，其特征在于，所述R1为C4-C8的烷基、苯基或苄基，所述R2为氢、C1-C4的烷基、苯基或苄基。
3.根据权利要求2所述的浮选捕收剂，其特征在于，所述R1为苯基，所述R2为氢。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的浮选捕收剂，其特征在于，所述浮选捕收剂还包括捕收剂B，所述捕收剂B为式Ⅱ所示化合物、式Ⅲ所示化合物中的至少一种：
式Ⅱ 式Ⅲ
其中，式Ⅱ所示化合物中，R1为C1-C15的烷基、C3-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；
式Ⅲ所示化合物中，R2为C1-C15的烷基、C3-C15的环烷基、丙烯基、乙炔基、苯基、苄基或苄氧基；
所述捕收剂A和捕收剂B的摩尔比为75-90︰5-20。
5.根据权利要求4所述的浮选捕收剂，其特征在于，所述式Ⅱ所示化合物中，R1为C8-C12的直链烷基；所述式Ⅲ所示化合物中，R2为苯基。
6.根据权利要求4所述的浮选捕收剂，其特征在于，所述捕收剂A和捕收剂B的摩尔比为80-85︰10-15。
7.一种提高钛铁矿与其脉石分离效率的浮选药剂，其特征在于，所述浮选药剂包括起泡剂以及如权利要求1-6中任一项所述的浮选捕收剂，所述起泡剂为2#油、松油醇、BK201、甲基异丁基甲醇、2-乙基己醇、4#油、多缩乙二醇二苄基醚、多丙二醇烷基醚或W-02起泡剂中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的浮选药剂，其特征在于，所述捕收剂A与起泡剂的摩尔比为70-95︰1-20。
9.根据权利要求8所述的浮选药剂，其特征在于，所述捕收剂A与起泡剂的摩尔比为70-95︰5。
10.一种将钛铁矿与其脉石浮选分离的浮选方法，其特征在于，包括以下步骤：将钛铁矿与其脉石矿物粉碎、调浆，得矿浆，向矿浆中加入如权利要求7-9中任一项所述的浮选药剂，再进行浮选；浮选过程中矿浆的pH值为2-9，所述浮选药剂的用量不低于1×10-5mol/L。
11.根据权利要求10所述的浮选方法，其特征在于，所述浮选过程中矿浆的pH值为5-7，所述浮选药剂的用量不低于5×10-5mol/L。
12.根据权利要求11所述的浮选方法，其特征在于，所述浮选过程中矿浆的pH值为5-6，所述浮选药剂的用量为5×10-5mol/L-1×10-4mol/L。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的浮选方法，其特征在于，所述脉石矿物包含钛辉石、橄榄石中的至少一种。
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