CN85105404A - 用于铁矿浮选方法的辛醇起沫剂 - Google Patents

Abstract

在从铁矿物料中分离出硅石的泡沫浮选方法中应用辛醇作起沫剂。

Description

本发明有关泡沫浮选方法，更具体地说，有关在铁矿浮选方法中使用辛醇作为起沫剂的方法。

这方面的先有技术文献已充分描述了泡沫浮选方法及其在铁矿处理过程中的应用。其中有代表性的说明文献为美国专利4319987;以及J.W.维勒和G.A.道所著的“蒂尔顿矿-一种新的铁矿处理工艺（The    Tilden    Mine-A    New    Processing    Technique    for    Iron    Ore）”一文，这篇文章发表在1975年10月的“采矿会议杂志（Mining    Congress    J.）”的第40～48页上。

在维勒等的论文中，说明了一种浮选方法，这种方法用于加工处理从美国密执安洲的上半岛的马凯特铁矿区开采出来的大量非磁性铁矿物料。这种方法是由美国矿业局开发出来的。将矿石精细粉碎以使铁矿物质从硅质矿渣中游离出来，然后选择性地使铁矿物质絮凝聚。在脱除了以分散形式存在的精细硅石矿泥之后，余下的硅石用醚胺阳离子浮选捕收剂将其浮起来，然后除掉。该捕收剂吸附在硅石颗粒表面上，这样就使其具有疏水性并可浮起来。很显然在这种方法中所用的捕收剂还用作为起沫剂，因为没有应用单独的起沫剂。起沫剂是一种表面活性剂，这种活性剂可降低水的表面张力，从而产生半稳定性泡沫。起沫剂必须能在矿浆层上面产生泡沫，其稳定性是以防止硅石颗粒的明显离析以及随后返回到矿浆里。但是，泡沫一旦分离出来，就必须能够很容易地离析以防止在泵送矿物淤浆的过程中出现问题;参见埃罗尔G.凯利和戴维J.斯波蒂斯伍德著“矿物加工导论（Introduction    to    Mineral    Processing）”（1982），第309页。

对起沫剂的另一个重要的要求就是起沫剂不应当吸附在矿物质颗粒上。如果起沫剂作为捕收剂，则该捕收剂的选择性就会降低。正如上面所指出的，有些捕收剂的确具有起沫性能，但是，正如下面将要讨论的，如果将起沫剂和捕收剂的相互制约作用减到最小程度，就可能对设备进行更好地控制。

最广泛应用的起沫剂为醇，特别是甲基异丁基甲醇，乙二醇醚。辛醇用作起沫剂已见报导，但缺乏有关在那些方面已得到应用以及怎样使用的详细情况;参见D.W.富尔斯特恩劳所编著的“泡沫浮选，第50届年会论文集”（1962），第264页。

我们已经发现，在对铁矿进行浮选以分离出硅石杂质的方法中，辛醇是一种很有利的起沫剂。如果将此起沫剂用于捕收剂为醚胺的泡沫浮选体系中，则可大大地降低该浮选所需的醚胺捕收剂的用量。用辛醇代替25%～50%的醇胺捕收剂时对矿物冶炼结果来说并无明显的变化。这表明，该方法大大地节约了试剂费用。

本发明包括从铁矿石中分离出硅石的泡沫浮选方法，该方法是在含水介质中并在硅石捕收剂存在的条件下使所说的矿物质起泡沫的，其改进方法包括用辛醇产生泡沫。

辛醇（2-辛醇）的结构式如下：

图1为表示出在本发明的实例中所进行的各个操作步骤的流程示意图。

图2为示意地表示出用浮选法得到的铁的采收率（产率）百分比与该产品纯度（等级）之间的一般关系图。

图3为示意地表示了表3里所给定结果的图。

图4为示意地表示出表4里所给定结果的图。

在实施本发明方法的过程中，采用的是众所周知的泡沫浮选工艺方法。简单地说，就是先将铁矿，或者铁矿的富集矿碾碎，然后与水混合以形成矿浆。将这种矿浆送入装有搅拌器的适宜浮选槽或者浮选容器。向该铁矿浆中通入空气，并使空气通过该矿浆。撇除所形成的泡沫或者使泡沫溢流出去。硅石随泡沫浮起来，余下铁矿的富集矿于浮选容器中。这样就可将硅石或者硅质材料从所需要的矿物质中分离除去。具体地说，本发明可用于从含有假象赤铁矿，针铁矿，赤铁矿，磁铁矿，褐铁矿，菱铁矿，水赤铁矿或其混合物的铁矿石中分离出硅石。

用泡沫浮选法分离矿石需要使用化学添加剂，这些添加剂依照其作用性一般可分为三大类。这三大类是：（1）使某种矿物质具有疏水性质的捕收剂或者浮选试剂，（2）减小水的表面张力以在空气一水界面处产生半稳定性泡沫的起沫剂，以及（3）用于提高捕收剂对某一具体矿物质表面的选择吸附性能的改性剂或者辅助试剂，在阳离子硅石浮选方法中，还包括抑浮剂，分散剂，以及PH值调节剂。

在泡沫浮选的单一步骤中，要想把不需要的硅石矿粒和需要的含铁矿粒完全分开，是不大可能的。因此，在工业实践过程中，为了在粗浮选槽中除去足够量的硅石以在底流浓矿浆中获得商业级纯的铁矿富集矿，就会有一定量的铁矿随泡沫一同流失。铁矿石的这种损失会使该方法在经济上不合算。因此，从粗浮选槽中分离出来的泡沫产物常常需要在后续的清洗装置中再进行几次泡沫浮选过程以进一步从不需要的硅石中分离出所需要的铁矿。

进行泡沫浮选的整个流程的操作细节是众所周知的，因此不需要在这里再次引述。但是在这种泡沫浮选铁矿以分离出硅石的方法中，已采用的是阳离子捕收剂，例如具有下述结构式的醚胺：

其中，R-O-是由主要是8个碳原子和10个碳原子醇组成的正醇混合物中衍生出来。在使用过程中，典型的是用乙酸部分中和这种胺（约30%）从而改进水的分散能力。

本发明为常用泡沫浮选方法的改进方法，其中，将辛醇加入含水浆状介质中以产生泡沫，也就是说用辛醇作为起沫剂。一般来说，辛醇的用量以足以产生泡沫为准。这一用量范围可为大约0.05～1.0磅/吨矿物，优选的是0.1～0.5磅/吨矿物。

下列实施例说明了制备本发明起沫剂和使用本发明的方式和方法以及本发明发明人设想的实现本发明的最佳方式。

实施例

两种铁矿样品，假象赤铁矿一针铁矿（blast    pattern    277），假象赤铁矿（blast    pattern    537/591），是从克利夫兰-克利夫斯铁矿公司的蒂尔顿矿中得到的。每一样品都已粉碎到了10目以下的粒度，到货的时候，也完全进行了混合并已分成了一公斤一份的矿物样品。这些矿物样品用作为每次碾碎，脱除矿泥和浮选试验的样品。

附图中的图1为表示出用这些原料进行的操作步骤的流程图。首先，一公斤这种矿物原料加650毫升水（总碳酸盐含量为20～30ppm），然后用加入的氢氧化钠和硅酸钠在Denver试验室棒磨机中研磨50分钟。然后用上述同样质量的水洗涤棒磨机，将洗涤液盛入4升烧杯中。在每种情况下，研磨过的矿物中大约98%的矿粒是低于400目的。在脱除矿泥的操作步骤中，用准备好的水将矿浆调整到4升的标线上。加入苛性的淀粉絮凝剂，然后在烧杯中轻轻地上下移动慢速搅拌器一分子以搅拌矿浆。让铁矿颗粒沉降5分钟，然后虹吸到1升的标线上以部分除去悬浮的硅石矿泥。然后再加入更多的絮凝剂并用宽刃的软膏刀轻轻地搅拌矿浆。经过5分钟沉降后，再虹吸到1升的标线以除去第二次矿泥产物。然后将被脱除矿泥后所得物料送去进行泡沫浮选。这种脱除矿泥后得到的矿浆送入3升不锈钢浮选槽并以1200转/分的速度进行搅拌。加入苛性淀粉（1.0磅/吨矿物）并让该矿浆放置3分钟。然后加入市场买来的直链8个碳原子/10个碳原子的氧丙基胺（由都柏林谢雷克斯化学公司，俄亥俄，先灵公司的子公司以Arosurf

MG 98商标出售的产品），或者改加Arosurf MG 98和辛醇起沫剂的混合物（用量为每吨矿物0.15磅）并让混合物再放置3分钟以上。操作到这一阶段的PH值为10.0。

然后在大约4分钟时，分离出初始泡沫（浮选基本上完成）。然后再次每吨矿物0.15磅的用量加入捕收剂或者捕收剂一起沫剂组合物，放置3分钟，再在3～4分钟时除去净化泡沫。在净化浮选操作之后留在槽中的矿浆进行过滤，干燥后得到的产物称为“富集矿1”。将初浮选泡沫和净化泡沫并合并起来，加入苛性淀粉（用量为每吨矿物0.5磅），放置3分钟，然后在4分钟时除去泡沫。这种泡沫称为“尾沫”。在未浮起的物料中加入捕收剂或者捕收剂一起沫剂混合物（用量为每吨矿物0.05磅），放置3分钟，然后在3分钟后除去泡沫。这种泡沫称为“中间沫1”。然后向未浮起的物料中再加入捕收剂或者捕收剂一起沫剂混合物（用量为每吨矿物0.05磅），放置3分钟，然后再在3分钟时除去重新形成的泡沫。这种泡沫称为“中间沫2”。未浮起的物料称为“富集矿2”。

上述的操作过程是分多次进行的，每次改变捕收剂和辛醇的用量，在第一系列试验中用的原料是假象赤铁矿-针铁矿。这一操作过程的每次试验都用试验编码字母（A～F）标明。然后重复整个试验系列，但是使用的原料矿为假象赤铁矿。

将矿泥，富集矿1和2，尾沫以及中间沫1和2称重并分析其中的铁含量。实际的原矿成份分析[head（iron    ore    feed）assays]表明了与6次浮选试验的计算成份分析结果的十分一致性;见下列表1。

表1

实际和计算成份分析结果（铁%）

实际成份分析    假象赤铁矿-针铁矿    假象赤铁矿

矿样1    36.0    35.7

矿样2    34.5    35.9

计算成份分析    捕收剂体系    矿石

试验编号    Arosurf

MG98%;    辛醇%    假象赤铁矿-针铁矿    假象赤铁矿

A    100    0    34.3    36.7

B（与A同）    100    0    34.8    36.1

C（与A同）    100    0    35.9    37.2

D    50    50    35.5    37.4

E（与D同）    50    50    34.8    37.1

F    75    25    35.6    36.8

基于所作分析结果，在各种情况下的计算成份分析值的确定都是以铁分布率或者叫采收率（产率）值。所进行的计算成份分析的表示是针对编号A的试验进行的，其结果如下：

用假象赤铁矿-针铁矿进行的试验A（100%    Arosurf    MG98）

产物    重量，%    铁含量，%    铁的分布率

矿泥    17.8    23.3    12.1

富集矿1    29.3    60.5    51.7

尾沫    40.6    14.2    16.8

中间沫1    2.3    27.5    1.9

中间沫2    1.2    43.8    1.5

富集矿2    8.8    62.2    16.0

计算成份分析结果由下式给出：

(（17.8×23.3）+（29.3×60.5）+（40.6×14.2）)/100 +

(（2.3×27.5）+（1.2×43.8）+（8.8×62.2）)/100

＝34.3%

铁的分布率，例如矿泥中铁的分布率，是用下式给出的：

(矿浆重量%×矿浆铁含量)/(计算成份分析值) ＝ (17.8×23.3)/34.3 ＝12.1%

对于本技术领域的普通技术人员来说，应当理解，上述的脱除矿泥的操作过程导致了一部分铁的损失，并在实验室进行的浮选过程中，损失的比例也不一样。这一点已通过对两组原料进行的每一系列试验中所得被脱除的矿泥物料进行的成份分析所证实。分析结果列于下列表2中。

表2

脱除矿泥操作过程的分析结果

捕收剂体系    矿泥    矿泥分析    矿中损失于

试验编号    Arosurf    重量%    铁，%    矿泥中的铁

MG98，%;辛醇，%    %

假象赤铁矿-针铁矿物料

A    100    0    17.8    23.3    12.1

B（与A同）    100    0    28.7    26.7    22.0

C（与A同）    100    0    29.7    29.8    24.7

D    50    50    24.5    30.4    21.0

E（与D同）    50    50    31.7    27.1    24.7

F    75    25    24.0    25.6    17.3

假象赤铁矿物料

A    100    0    13.6    7.90    2.9

B（与A同）    100    0    19.2    8.82    4.7

C（与A同）    100    0    17.9    9.14    4.4

D    50    50    17.0    8.47    3.8

E（与D同）    50    50    17.3    7.33    3.4

F    75    25    15.1    9.82    4.0

由于铁矿中损失于矿泥中的铁的比例不一样，因此就不能正确地估计对铁矿中所有铁含量来说使用浮选试剂的效果，但仅针对矿泥除去之后留下的铁含量来说可作出正确的估算。因此，对上述的每轮浮选实验A～F来说，重要的结果是从脱除矿泥之后余下的富集矿1和2中所得到的铁的采收率%，以及综合这两种富集矿所得计算等级。下面所示计算实例是针对实验编号A并用假象赤铁矿-针铁矿物料而作的。

脱除矿泥后于富集矿1+2里所得铁的采收率由下式给出：

(（富集矿1+2中铁的分布率%）×100)/(100%-矿泥中铁的%) ＝

(（51.7+16.0）×100)/(100-12.1) ＝77.0%

富集矿1+2中铁的等级为其重量平均铁含量，由下式给出：

(（富集矿1的重量%×铁%）+（富集矿2的重量%×铁%）)/(总重量) ＝

(（29.3×60.5）+（8.8×62.2）)/(29.3+8.8)

＝60.9%

实验中所有浮选试验的计算结果列于下述表3和表4里。表中所给结果分别表示在附图中的相应图3和图4。

表3

假象赤铁矿-针铁矿物料除去矿泥之后的采收率和等级结果

捕收剂体系    富集矿1+2中    富集矿1+2中

试验编号    Arosurf    辛醇，%    铁的采收率，%    铁的等级，%

MG98%;

A    100    0    77.0    60.9

B（与A同）    100    0    69.2    62.0

C（与A同）    100    0    65.3    64.1

D    50    50    72.9    61.6

E（与D同）    50    50    71.3    62.1

F    75    25    67.4    63.6

表4

假象赤铁矿物料除去矿泥之后的采收率和等级结果

捕收剂体系    富集矿1+2中    富集矿1+2中

试验编号    Arosurf    辛醇，%    铁的采收率，%    铁的等级，%

MG98%;

A    100    0    81.4    65.6

B（与A同）    100    0    72.9    65.3

C（与A同）    100    0    61.8    69.1

D    50    50    77.9    66.5

E（与D同）    50    50    69.0    64.4

F    75    25    66.6    68.3

应当注意到，任何矿物料都可用冶炼上等同（效）的各种方法进行处理。例如，就浮选方法来说，典型的效果就是具有一定百分比的采收率以及所得产品要有相应等级（纯度）。另一实验，具体地说就对操作者的操作十分敏感的操作体系，就会得到更高的采收率以及较低的产品等级或者得到正好相反的结果。采收率和等级之间总是成反比的关系，这一关系呈附图中图2里所示曲线的一般形状。如果结果落在曲线上相同的采收率一等级点上，就说明这些结果从冶金学角度来说是等效的，稍有不同的操作体系可能使其结果在实际上是等同的。

正如图3和图4所示，对每一种矿物原料来说，合理的采收率一等级曲线是以虚线表示出来的。对假象赤铁矿-针铁矿物料来说（图3）大多数的点都靠近所示的采收率-等级虚线。用假象赤铁矿所得结果很散乱，且完全没有趋向性。对这些数据作出合理的解释只能是，ArosurfMG98的25%～50%用辛醇起沫剂代替时，从冶炼角度讲，对该浮选方法的效果并无明显的影响。由辛醇的化学结构性质所决定，辛醇必然是作为硅石的起沫剂，而不可能作为硅石的捕收剂。大量的Arosurf    MG98捕收剂用辛醇作了成功的代换，这进一步有力地证明了这种捕收剂是部分作为起沫剂发挥其作用的。而一般来说是不希望捕收剂具有起沫性质的。因此，应用辛醇起沫剂可对浮选过程进行更好的控制。

Claims (13)

1、从铁矿物料中分离出硅石的方法，其中包括在含水介质中并在硅石捕收剂存在下，让所说的铁矿物料起沫，其改进方法包括，用辛醇产生泡沫。

2、根据权项1所述的改进方法，其中，捕收剂为阳离子醚胺。

3、根据权项2所述的改进方法，其中，所说的捕收剂为醚胺的混合物。

4、根据权项2所述的改进方法，其中，醚胺部分地或全部地用增溶阴离子中和。

5、根据权项4所述的改进方法，其中，阴离子为乙酸根。

6、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含假象赤铁矿。

7、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含针铁矿。

8、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含赤铁矿。

9、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含磁铁矿。

10、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含褐铁矿。

11、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含菱铁矿。

12、根据权项1所述的改进方法，其中，铁矿物料包含水赤铁矿。

13、根据权项1所述的改进方法，其中，加入介质中的辛醇的用量为每吨矿物大约0.05～1.0磅。

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