ks-捕收劑的合成及在東鞍燒結(jié)廠的浮選試驗(yàn)

ks-捕收劑的合成及在東鞍燒結(jié)廠的浮選試驗(yàn)

東馬鞍山的礦產(chǎn)資源豐富，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，粒度細(xì)。這是馬鞍山紅鐵礦中最難選擇的一個(gè)。它主要是偽赤鐵礦、磁鐵紅鐵礦、氧鐵礦、綠泥黃鐵礦、綠泥紅鐵礦、，石英巖和靈鐵磁巖。自從2002年使用RA-715捕收劑以來(lái),鐵精礦品位提高到64.50%以上,充分顯示該藥劑在提質(zhì)方面具有明顯的優(yōu)勢(shì),達(dá)到了工藝流程的設(shè)計(jì)要求,受到國(guó)內(nèi)選礦界的廣泛關(guān)注。但是,尾礦鐵品位指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的14%左右,實(shí)際尾礦鐵品位一直在20%左右徘徊。為了進(jìn)一步提高鐵精礦品位和鐵金屬的回收率,降低尾礦鐵品位,于2006年采用了新型KS-Ⅰ捕收劑,實(shí)現(xiàn)了鐵精礦品位提高0.20%、尾礦鐵品位降低0.30個(gè)百分點(diǎn)的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果。但是,隨著東鞍山鐵礦石開(kāi)采的深入,原礦品位進(jìn)一步降低,連生體礦物逐步增多,KS-Ⅰ捕收劑在提質(zhì)降尾方面的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越不明顯。為了改變這種局面,礦業(yè)公司、科研院所與藥劑研制生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了聯(lián)合技術(shù)攻關(guān),終于研制一種針對(duì)東鞍山難選鐵礦石的新型藥劑KS-Ⅲ捕收劑。該藥劑采用先進(jìn)的精細(xì)化工工藝合成,具有明顯的提鐵降尾優(yōu)勢(shì)。與KS-Ⅰ捕收劑相比,1號(hào)礦樣鐵精礦品位提高0.43個(gè)百分點(diǎn)、尾礦鐵品位降低0.56個(gè)百分點(diǎn)以上、捕收劑的單位耗量可減少6.89個(gè)百分點(diǎn),鐵回收率提高0.31個(gè)百分點(diǎn)左右,順利完成了東鞍山捕收劑升級(jí)改造的任務(wù)。1原礦組成、反浮選擇過(guò)程和粒度分析1.1東鋼板礦石成分東鞍山鐵礦石類型比較復(fù)雜,鐵主要以氧化物的形式存在于假象赤鐵礦、磁鐵礦、赤鐵礦、鏡鐵礦、褐鐵礦和針鐵礦中。另外,鐵還以其它化合物的形式存在于菱鐵礦、鱗綠泥石、鐵閃石、鐵方解石、鐵白云石和黃鐵礦等礦物中。隨著礦山開(kāi)采的不斷深入,菱鐵礦的含量越來(lái)越多,菱鐵礦分為原生和次生兩種,原生的粒度較細(xì),與石英和鐵礦石緊密共生,次生的多為不規(guī)則的細(xì)脈狀或網(wǎng)脈狀,粒度較粗。礦石結(jié)構(gòu)主要為細(xì)粒變晶和鱗片狀變晶結(jié)構(gòu),交代、蜂窩及土狀、包裹結(jié)構(gòu)等。變晶結(jié)構(gòu)是鐵礦物與石英緊密相嵌構(gòu)成的不等粒等軸狀或不等軸狀花崗變晶結(jié)構(gòu)。鱗片狀變晶結(jié)構(gòu)主要是綠泥石呈片狀或鱗片狀定向排列與鐵礦物構(gòu)成的變晶結(jié)構(gòu),使鐵礦物常常以極細(xì)粒包裹體存在于綠泥石中,這種包裹體將細(xì)粒鐵礦石被石英或其它礦物所包裹。東鞍山鐵礦石化學(xué)成分如表1所示。東鞍山鐵礦石物相分析如表2所示。1.2陰離子反浮選工藝流程浮選工藝流程為兩段連續(xù)磨礦、中礦再磨、重選—高梯度強(qiáng)磁選—陰離子反浮選工藝流程選別貧赤鐵礦。其中陰離子反浮選采用一次粗選、一次精選、三次掃選工藝,工藝流程如圖1所示。浮選過(guò)程所用的調(diào)整劑是NaOH,抑制劑是苛化玉米淀粉,活化劑是CaO。1.3礦體及礦體組成采用激光粒徑測(cè)定儀對(duì)東鞍山浮選給礦(品位45.20%)進(jìn)行了粒徑分析,分散劑為水。測(cè)得脈石的平均粒徑為50.62μm,鐵礦物的平均粒徑為36.12μm。浮給礦中大于74μm占6.54%、74~30μm占30.46%、30~20μm占32.98%、20~10μm占15.14%、小于10μm占14.88%。從顆粒影像儀可以發(fā)現(xiàn),鐵礦物單體解離度達(dá)到85.40%左右,脈石單體解離度達(dá)到80.24%左右,礦物中3/4富連生體的含量達(dá)到8.65%左右。通過(guò)對(duì)東鞍山閉路浮選(使用KS-Ⅰ捕收劑)的鐵精礦和尾礦分析,浮選鐵精礦中單體脈石占1.93%、3/4富連生體鐵礦物占2.98%;尾礦中單體鐵礦物(粒徑小于10μm)占4.26%、3/4富連生體鐵礦物占3.65%。從中可以看出富連生體鐵礦物是造成鐵精礦品位低的主要原因,粒徑小于10μm的細(xì)顆粒鐵礦物是造成尾礦鐵品位高的主要原因。2k-ks捕獲劑的設(shè)計(jì)和合成2.1不同富連生體部分鐵收率下鐵、鐵、金在保證鐵精礦品位合格的前提下東鞍山提鐵降尾的主要途徑:一是將3/4富連生體鐵礦物尋求最大程度的歸屬,大于3/4富連生體部分抑制在精礦中,以提高鐵金屬回收率,小于3/4富連生體部分浮選在尾礦中;二是將尾礦中夾帶的細(xì)小鐵礦物抑制在精礦中,既可以起到降尾的作用,又可以提高精礦品位和鐵的回收率。(1)降低于鐵礦中的作用力提高KS-Ⅲ捕收劑對(duì)小于3/4富連生體鐵礦物的作用力和選擇性,降低大于3/4富連生體鐵礦物的作用力,使其抑制在精礦中。捕收劑與活化小于3/4富連生體鐵礦物表面的金屬離子可以通過(guò)配位鍵、離子極化等作用形成穩(wěn)定的螯合物,作用力具有很高的針對(duì)性。(2)b.古代改性鏈過(guò)短、不利于帶礦控制KS-Ⅲ捕收劑中憎水鏈的長(zhǎng)度。憎水鏈過(guò)長(zhǎng)泡沫粘性大,對(duì)浮選不利;憎水鏈過(guò)短又不利于帶礦。所以,根據(jù)東鞍山礦石性質(zhì)和粒徑大小控制捕收劑中憎水鏈長(zhǎng)度,使捕收劑與活化脈石結(jié)合后形成的憎水基團(tuán)比較適中、均勻,形成的泡沫分散性好、脆而不粘,可以減少細(xì)小鐵礦物在尾礦中的夾帶。(3)減少脈石與富連生體鐵礦物作用KS-Ⅲ捕收劑分子中含有親水、憎水等基團(tuán),具有捕收、發(fā)泡和排斥等多種功能。親水基團(tuán)只能與活化脈石和小于3/4富連生體鐵礦物作用,作用后憎水基團(tuán)能顯著降低脈石和小于3/4富連生體鐵礦物的親水性。同時(shí)捕收劑上的憎水基團(tuán)排斥細(xì)小鐵礦物的吸附和其它捕收劑分子上親水基與活化脈石的作用,達(dá)到節(jié)省捕收劑的目的和提高鐵精礦品位的目的。(4)強(qiáng)作用力與作用力由于東鞍山礦物性質(zhì)比較復(fù)雜,一種單一功能的捕收劑難以對(duì)所有目的礦物同時(shí)發(fā)生強(qiáng)作用力。所以,捕收劑中應(yīng)含有單一功能與螯合功能、物理吸引與化學(xué)鍵結(jié)合科學(xué)地有效組合,使之發(fā)揮協(xié)同效應(yīng),滿足浮選過(guò)程中不同礦物性質(zhì)和粒徑的需求。2.2k-ks捕獲劑合成2.2.1提高基和磺酸的收率以植物脂肪酸為主要原料,經(jīng)過(guò)磺化、鹵化、氨化和水解等反應(yīng),合成一種含有氨基、羧基和磺酸基于同一分子中的捕收劑。通過(guò)考察各步反應(yīng)的溫度、時(shí)間、催化種類和催化劑量等對(duì)捕收劑收率的影響,獲得較高收率的反應(yīng)條件。同時(shí)研究了不同原料來(lái)源和配比對(duì)捕收劑收率的影響,獲得了操作方便、收率穩(wěn)定和成本低的合成多功能捕收劑的工藝過(guò)程。2.2.2ks-捕收劑最佳配方的確定將合成的多功能捕收劑與植物脂肪酸在復(fù)合催化劑的催化下部分生成縮合產(chǎn)物。這樣,KS-Ⅲ捕收劑中含有了多功能捕收劑、縮合物捕收劑和植物脂肪酸陰離子捕收劑。對(duì)影響縮合反應(yīng)的因素進(jìn)行正交試驗(yàn),找出影響反應(yīng)的主要因素,然后分別進(jìn)行反應(yīng)條件的優(yōu)化試驗(yàn),記錄試驗(yàn)過(guò)程中影響反應(yīng)的各種因素和參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)路和閉路浮選試驗(yàn)評(píng)價(jià)KS-Ⅲ捕收劑的性能,獲得對(duì)東鞍山難選鐵礦最佳效果的KS-Ⅲ捕收劑配方。合成KS-Ⅲ捕收劑的原料符合來(lái)源廣、價(jià)格低、質(zhì)量穩(wěn)定等要求。2.2.3浮選指標(biāo)及成型KS-Ⅲ捕收劑在實(shí)驗(yàn)室合成試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,對(duì)合成捕收劑的工藝流程進(jìn)行了優(yōu)化,使其更加符合工業(yè)化的要求。然后經(jīng)過(guò)小試、中試和工業(yè)生產(chǎn)的試驗(yàn),各級(jí)放大試驗(yàn)的工藝流程及參數(shù)與實(shí)驗(yàn)室合成基本相同。小試生產(chǎn)規(guī)模為每次合成300g,中試生產(chǎn)規(guī)模為每次合成30kg,工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模為每次生產(chǎn)3000kg。從捕收劑浮選試驗(yàn)的效果看,工業(yè)生產(chǎn)捕收劑的各項(xiàng)浮選指標(biāo)比實(shí)驗(yàn)室合成的浮選指標(biāo)好,通過(guò)使用GC-MS對(duì)捕收劑成份進(jìn)行分析,捕收劑的主要成份相同,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。該捕收劑的生產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)單、可靠和安全,生產(chǎn)過(guò)程沒(méi)有“三廢”產(chǎn)生,捕收劑藥劑性能良好,無(wú)毒無(wú)污染,具備大規(guī)模生產(chǎn)條件。2.2.4凝固點(diǎn)和最佳配方酸值:(150±1)mg(KOH)/100g;碘值:(80±1)g·L/g;皂化值:(160±2)mg(KOH)/100g;凝固點(diǎn):(15±1)℃。KS-Ⅲ捕收劑是一種具有多種功能的復(fù)合型陰離子捕收劑,該藥劑以來(lái)源廣泛的石油化工副產(chǎn)品、植物油脂產(chǎn)品和常用化工產(chǎn)品為主要原料,采用精細(xì)化工合成工藝,多功能捕收劑的收率達(dá)到98%以上(氣相色譜檢測(cè)結(jié)果),產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)GC-MS、1H-NMR和13C-NMR表征,完全符合設(shè)計(jì)要求。多功能捕收劑、縮合物捕收劑和植物脂肪酸陰離子捕收劑的比值在4∶1∶3時(shí),浮選的效果達(dá)到最好。3k-ks捕獲劑的浮選試驗(yàn)和工業(yè)應(yīng)用3.1浮選過(guò)程中的藥劑消耗量以苛化淀粉為抑制劑、氫氧化鈉為調(diào)整劑、氧化鈣為活化劑,對(duì)KS-Ⅲ捕收劑進(jìn)行多因素正交開(kāi)路浮選試驗(yàn),選出最佳的開(kāi)路浮選條件。根據(jù)開(kāi)路試驗(yàn)的最佳浮選條件進(jìn)行閉路浮選試驗(yàn),多次閉路浮選試驗(yàn)結(jié)果再現(xiàn)性良好。最后,以KS-Ⅲ捕收劑與KS-Ⅰ捕收劑為比較對(duì)象,取鞍山東鞍山燒結(jié)廠兩種浮選給礦進(jìn)行閉路浮選,試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。從表3可看出,在選別1號(hào)礦樣時(shí),鐵精礦品位提高0.43個(gè)百分點(diǎn)以上,尾礦鐵品位降低0.56個(gè)百分點(diǎn),鐵回收率提高0.31個(gè)百分點(diǎn),捕收劑用量降低6.89個(gè)百分點(diǎn);在選別2號(hào)礦樣時(shí),KS-Ⅲ捕收劑提高鐵精礦品位0.42個(gè)百分點(diǎn),尾礦鐵品位降低0.53個(gè)百分點(diǎn),鐵的回收率提高0.24個(gè)百分點(diǎn),捕收劑用量降低7.69個(gè)百分點(diǎn)。其它藥劑的消耗量如表4所示。從表4可看出,淀粉的量和氫氧化鈉的量沒(méi)有減少,氧化鈣的量有明顯的降低,這與捕收劑的量降低是一致的。這說(shuō)明捕收劑在活化脈石表面作用后,排斥其它捕收劑的作用,達(dá)到減少捕收劑的效果。3.2浮選對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果KS-Ⅲ捕收劑的工業(yè)浮選試驗(yàn)在東鞍山燒結(jié)廠進(jìn)行,從2008年10月開(kāi)始,到2008年12月結(jié)束,歷時(shí)兩個(gè)月。試驗(yàn)過(guò)程首先采用一條浮選生產(chǎn)線使用KS-Ⅲ捕收劑,其它浮選生產(chǎn)線仍使用KS-Ⅰ捕收劑的方式進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn);試驗(yàn)兩周后,然后再增加使用KS-Ⅲ捕收劑的浮選生產(chǎn)線。工業(yè)試驗(yàn)的浮選作業(yè)指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)室閉路浮選試驗(yàn)結(jié)果基本一致。與KS-Ⅰ捕收劑相比,東鞍山1號(hào)礦樣,鐵精礦品位平均提高0.43個(gè)百分點(diǎn)左右,尾礦的鐵品位平均降低0.56個(gè)百分點(diǎn)以上,捕收劑單位耗量平均減少6.89個(gè)百分點(diǎn)以上,鐵回收率平均提高0.31個(gè)百分點(diǎn)以上。隨后KS-Ⅲ捕收劑全面取代KS-Ⅰ