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新型捕收剂DTA-2在高铝铁矿石提铁 降铝反浮选中的应用 张婧 1， 2 朱一民 1， 2 张淑敏 1， 2 李艳军 1， 2 韩跃新 1， 2 （1. 东北大学资源与土木工程学院， 辽宁 沈阳 110819； 2. 难采选铁矿资源高效开发利用技术国家地方联合工程研究中心， 辽宁 沈阳 110819） 摘要针对现阶段高铝铁矿石选别后铁精矿中含铝过高的问题， 东北大学研制了一种新型、 高效的两性螯 合捕收剂DTA-2， 以某悬浮焙烧后磁选铁精矿为研究对象， 进行提铁降铝反浮选试验。结果表明 在常温， 自然pH 条件下， 以DTA-2为捕收剂， 淀粉为抑制剂， 经1粗1精1扫反浮选流程试验， 可以获得精矿TFe品位66.80、 Al2O3 品位3.26的指标。对浮选精矿产品进行分析发现 褐铁矿内部结构相对松散， 其中包裹脉石矿物较多； 粒度较大 氧化铁颗粒周围黏连微粒 （多小于1 μm） 以氧化铝为主的脉石矿物， 微细粒的铁氧化物和以氧化铝为主的脉石矿 物集合成磁性聚合体， 造成精矿含杂； 粒度较粗的氧化铝矿物颗粒内部有微粒 （小于1 μm） 弥散状氧化铁颗粒， 磁 选精矿中石英、 高岭石、 云母、 长石矿物与氧化铁矿物连生或微粒单体夹带进入浮选精矿造成精矿杂质含量较高。 通过浮选的方法解决了悬浮焙烧后磁选铁精矿含铝过高的实际问题。试验结果对高铝铁矿石的提铁降铝研究具 有借鉴意义。 关键词提铁降铝两性螯合捕收剂DTA-2反浮选 中图分类号TD923文献标志码A文章编号1001-1250 （2019） -02-081-06 DOI10.19614/ki.jsks.201902015 Application of New Collector in Iron Reducing and Aluminum Removing Reverse Flotation of High-Alumina Iron Ore Zhang Jing1， 2Zhu Yimin1， 2Zhang Shumin1， 2Li Yanjun1， 2Han Yuexin1， 22 （1. School of Resource and Civil Engineering， NortheasternUniversity， Shenyang 110819， China； 2. National-Local Joint Engineering Research Center of Refractory Iron Ore Resources Efficient Utilization Technology，Shenyang 110819, China） AbstractIn view of the problem of high aluminum content in iron concentrate after high alumina iron ore separation at the present stage， Northeastern University has developed a new efficient amphiphilic chelation collector DTA-2， iron increase and aluminum decrease reverse flotation test was conducted using a magnetic separation concentrate after suspension roasting as research object. The results showed that at room temperature， natural pH， with DTA-2 as the collector and starch as the in⁃ hibitor，via one roughing one cleaning one scavenging reverse flotation process high-quality flotation product with TFe grade is 66.80 and Al2O3grade is 3.26 can be obtained. It was found that，the internal structure of limonite is relatively loose， and there are many gangue minerals；around larger the iron oxide particles there are many alumina-based gangue minerals （larger than 1 μm） ， fine-grained iron oxides and alumina-based gangue minerals are aggregated into magnetic aggregates， re⁃ sulting in many impurity occur in concentrate； the coarse-grained alumina mineral particles of the concentrate have fine parti⁃ cles（less than 1 μm）dispersed iron oxide particles， and quartz， kaolinite， mica， feldspar minerals and iron oxide minerals entering the magnetic separation concentrate ore entrainment of particulate monomers into the concentrate results in higher levels of concentrate impurities. The practical problem of high aluminum content in magnetic iron concentrate after suspension roasting is solved by flotation . The test results have reference significance for the study of iron and aluminum reduction of high alumina iron ore. 收稿日期2018-12-06 基金项目国家自然科学基金项目 （编号 51274056， 51474055） 。 作者简介张婧 （1993） ， 女， 硕士研究生。通讯作者朱一民 （1964） ， 女， 教授， 博士， 博士研究生导师。 总第 512 期 2019 年第 2 期 金属矿山 METAL MINE Series No. 512 February 2019 81 ChaoXing 金属矿山2019年第2期总第512期 KeywordsIron increase and aluminum decrease， Amphoteric chelator collector DTA-2 ， Reverse flotation 高铝铁矿石在印度、 澳大利亚、 印度尼西亚及我 国广西、 广东等地区储量丰富。铁精矿中A12O3含量 若超过3 ［1］， 在炼铁过程中将引起炉渣熔点升高、 黏 度增大、 渣铁分离困难、 高炉利用系数降低 ［2-3］； 若直 接作为炼铁原料， 会造成高炉焦比上升、 产量下降、 操作困难、 炉渣流动性变差等问题， 因此必须对其进 行提铁降铝才可获得用于工业生产的合格铁精矿。 另一方面， 有些高铝铁矿石中存在细粒嵌布弱磁性 铁矿物， 且铁矿物与脉石矿物结合紧密， 铝、 铁以类 质同象的形式存在， 铁矿物单体解离困难， 是典型的 难处理铁矿石资源。随着经济的快速发展和工业化 进程加快， 优质的富铁铁矿资源逐渐减少， 综合高效 利用国内外储量丰富的高铝铁矿石资源， 对缓解铁 矿资源短缺的压力具有重要的意义 ［4］。 北京矿冶研究总院郑桂兵等 ［5］对印度某铁品位 为59.16％、 A12O3含量为6.08％、 SiO2含量为6.24％的 高铝赤铁矿型的富铁矿石进行选矿工艺研究。分别 采用阶段磨矿粗细分粒级磁选流程、 磁选反浮 选流程、 磁化焙烧磁选流程处理。从各工艺的分 选指标来看， 精矿铁品位均有一定程度提高， 但是杂 质铝、 硅含量仍然较高。 中南大学姜涛等 ［6］系统研究了印尼某A1 2O3含 量8.16％的高铝铁矿石工艺矿物学特性及其对铝铁 分离的影响。采用强磁选工艺对其分选， 在磨矿细 度-0.074 mm占90％， 磁场强度1 200 mT的条件下， 铁品位从48.92％提高到49.34％， A12O3含量从8.16％ 降低到7.36％。这主要是由于矿石中铝主要以微细 粒嵌布或以类质同象形式存在于铁矿石中， 导致铁矿 物无法实现有效地单体解离， 大部分铝在磁选过程中 与铁矿物一起进入磁性产品， 因此精矿A12O3含量仍 然较高， 而铁品位提高幅度不大， 分选效果不明显。 基于上述问题， 东北大学研制了一种新型、 高效 的提铁降铝两性螯合型捕收剂 DTA-2。本研究以 DTA-2为捕收剂、 玉米淀粉为抑制剂， 对某悬浮焙烧 后磁选铁精矿进行了浮选试验， 并对最优条件浮选 精矿产品进行分析， 对高铝铁矿石的分选和提铁降 铝药剂的研发具有指导意义。 1试验原料 1. 1试验矿样 对磨细至-0.074 mm含量为85的某铁矿石在 还原温度560 ℃、 总气量500 mL/min、 CO浓度30条 件下进行悬浮焙烧试验， 焙烧产品在磁场强度85.6 kA/m条件下进行磁选试验， 所得磁选铁精矿TFe含 量为64.16、 Al2O3含量为5.32， 作为反浮选试验矿 样。 1. 2试验药剂 捕收剂DTA-2为东北大学浮选药剂实验室合成 的一种新型提铁降铝两性螯合捕收剂， 含有 NH2、 NH、 OH、 C O等多极性基团， 工业纯， 配成浓度为1的水溶液待用。 2试验结果与讨论 2. 1浮选脱铝试验 2. 1. 1DTA-2用量试验 采用浮选 1 次粗选流程， 在常温 （25 ℃） ， 矿浆 自然pH （pH7.50） ， DTA-2用量分别为1 000、 1 500、 2 000、 2 500、 3 000 g/t， 淀粉用量800 g/t条件下进行试 验， 结果见图1、 图2。 由图1、 图2可知 随着DTA-2用量的增加， 粗精 矿TFe品位呈上升趋势， TFe回收率则呈现出先上升 后下降的趋势； 随着DTA-2用量的增加， Al2O3的品位 从4.66降至3.36。综合考虑提铁降铝的效果， 确 定DTA-2用量为2 500 g/t。 2. 1. 2Na2CO3用量试验 采用浮选1次粗选流程， 在常温， Na2CO3用量分 别为0、 500、 1 000、 1 500、 2 000 g/t， 淀粉用量800 g/t， 82 ChaoXing 2019年第2期张婧等 新型捕收剂DTA-2在高铝铁矿提铁降铝反浮选中的应用 DTA-2用量2 500 g/t条件下进行试验， 结果见图3、 图4。 由图3、 图4可知 随着Na2CO3用量的增加， TFe 品位呈先下降后上升的趋势， TFe回收率则呈先上升 后下降的趋势； Al2O3的品位从4.62升至5.20又降 至4.32。综合考虑提铁降铝的效果， 确定碳酸钠不 加为好， 此时矿浆pH为自然pH， 即7.50。 2. 1. 3淀粉用量试验 采用浮选1次粗选流程， 在常温， 矿浆自然pH， 淀粉用量分别为600、 700、 800、 900、 1 000 g/t， DTA-2 用量2 500 g/t条件下进行试验， 结果见图5、 图6。 由图5、 图6可知 随着淀粉用量的增加， TFe品 位呈先上升后下降的趋势， TFe回收率呈现出先下降 后上升的趋势； Al2O3的品位呈先下降后上升的趋 势。综合考虑提铁降铝的效果， 确定淀粉用量为900 g/t。 2. 1. 4浮选开路试验 采用1粗1精1扫浮选开路试验流程， 在常温， 矿 浆pH7.50， 粗选淀粉用量900 g/t， 粗选DTA-2用量 2 500 g/t， 精选DTA-2用量分别为500 g/t和1 000 g/t 条件下进行试验， 结果见表1。 由表1可知， 精选DTA-2用量的改变， 对浮选结 果影响较弱， 因此确定精选DTA-2用量为500 g/t。 2. 1. 5浮选闭路试验 在常温， 矿浆自然pH， 粗选淀粉用量900 g/t， 粗 选DTA-2用量2 500 g/t， 精选DTA-2用量为500 g/t条 件下， 采用1粗1精1扫流程闭路浮选， 获得的数质量 流程见图7。 2. 2浮选精矿产品分析 对浮选精矿进行化学成分分析， 结果见表2。 由表 2 可知， 通过使用新型提铁降铝捕收剂 DTA-2， 采用1粗1精1扫浮选试验流程， 可以将悬浮 焙烧后磁选铁精矿的 TFe 品位由 64.16升高至 66.80， 提高了2.64个百分点； Al2O3品位由5.32降 83 ChaoXing 金属矿山2019年第2期总第512期 至3.26， 降低了2.06个百分点。 基于上述分析， 对浮选精矿进行了不同放大倍 数的背散射电子图像和EDS能谱分析， 结果见图8～ 图10。 由图8可知 浮选精矿中可见粒度较大结晶较好 的氧化铁矿物颗粒， 氧化铁矿物颗粒内部裂隙清晰 可见， 裂隙中可见脉石矿物充填。 由图9可见， 浮选精矿中赤铁矿 （点2） 边缘有松 散状褐铁矿 （点1） ， 褐铁矿含杂杂质元素较多。 由图10可知， 部分氧化铁和脉石矿物细粒集合 体进入浮选精矿， 点1、 点2灰白色颗粒为氧化铁矿物 颗粒， 点3为石英颗粒， 点4为氧化铝矿物。 浮选精矿主要铁矿物为磁铁矿、 赤铁矿和褐铁 矿， 主要脉石矿物为氧化铝矿物， 其次为石英及微量 硅酸盐矿物， 其中氧化铝为最主要的脉石矿物。影 响精矿铁品位的因素有 ①褐铁矿内部结构相对松 散， 其中包裹脉石矿物较多， 其成分中可见出相对较 多的Al、 Si、 等元素， 褐铁矿中杂质含量约为磁铁矿和 84 ChaoXing ［1］ ［2］ ［3］ ［4］ 赤铁矿中杂质含量的10倍， 褐铁矿对精矿含杂的影 响比脉石矿物小但不能忽视； ②粒度较大氧化铁颗 粒周围黏连微粒 （多小于1μm） 以氧化铝为主的脉石 矿物， 这是微细粒脉石矿物特别是氧化铝矿物进入 精矿， 影响精矿含杂的主要因素； ③微细粒的铁氧化 物和以氧化铝为主的脉石矿物集合成磁性聚合体， 是造成精矿含杂的重要因素； ④进入精矿的粒度较 粗的氧化铝矿物颗粒内部有微粒 （小于1 μm） 弥散状 氧化铁颗粒， 或在其边缘有环状氧化铁矿物带， 以此 种方式进入精矿的粒度较粗的氧化铝矿物颗粒是造 成精矿含杂的最重要因素； ⑤进入浮选精矿的石英、 高岭石、 云母、 长石矿物量不大， 但其以与氧化铁矿 物连生或微粒单体夹带进入浮选精矿， 降低了精矿 品质。由于试样中铁铝的嵌布关系较为密切， 使得 浮选精矿中Al2O3含量很难降低到3以下。 3结论 （1） 悬浮焙烧后磁选铁精矿在常温 （25 ℃） 、 自然 pH （pH7.50） 条件下， 以DTA-2为捕收剂、 淀粉为抑 制剂， 采用1粗1精1扫浮选试验流程， 可获得精矿 TFe品位66.80、 Al2O3品位3.26的浮选产品。 （2） 粒度较大氧化铝矿物进入精矿， 主要原因是 其内部常见有大量的弥散状的氧化铁矿物， 这些氧 化铁矿物粒度一般小于1 μm。次要原因有， 部分氧 化铝矿物表面被微粒氧化铁矿物包裹， 氧化铁矿物 层的厚度约为1 μm。另一次要原因是氧化铝颗粒与 氧化铁矿物连生或被氧化铁矿物包裹 （特别是在松 散褐铁矿内部） 。细矿可排除部分氧化铝矿物。 （3） 粒度较小的氧化铝矿物进入精矿有2个主要 原因。一是在粒度较大的磁铁矿或赤铁矿表面常黏 连微粒的， 以氧化铝为主的脉石矿物。二是微细粒 的脉石矿物与微细粒的铁氧化物形成磁聚体， 氧化 铝是这种磁聚体的主要脉石矿物。焙烧如果能使氧 化铁颗粒长大也许可以部分回收铁矿物， 否则这部 分铁很难回收。 参 考 文 献 刘南松. 关于铁矿石优化利用的探讨 ［J］ . 冶金矿山设计与建 设， 1996 （2） 36-41． Liu Nansong. 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