白云鄂博铁矿制备超级铁精粉工艺及浮选机理研究

发布时间：2020-09-08 21:17

　　 白云鄂博矿为大型铁、稀土、铌等共生的多金属矿床,目前主要作为普通铁精矿用于钢铁生产,其中除稀土之外的有价元素利用率也不高。而生产超级铁精矿是改善企业经济效益、促进矿物加工产品升级的有效途径之一。与普通铁精粉相比,超级铁精矿(TFe≥72%,SiO_20.25%,)除自身价格提高4~5倍外,还可作为粉末冶金、磁性材料、直接还原铁及洁净钢生产的优质原料,尤其是白云鄂博矿,其中含有REO、Nb等元素,用其制备的钢铁制品、陶瓷材料显现出超强的耐磨、耐腐蚀性,且综合性能良好。因此,应该把白云鄂博矿作为一种矿物材料来研发,不能廉价使用。依据白云鄂博铁矿石“贫、细、杂”的矿物学特点,本文采用“磨矿-磁选-浮选”联合工艺提铁、降硅,制备超级铁精矿,以实现其高值化利用;并开发新型复合活化剂对浮选活化作用机理进行深入探讨,为生产超纯铁精矿的浮选工艺提供理论指导。借助XRD、SEM和EDS以及化学检测等手段,对白云鄂博铁矿进行工艺矿物学分析;采用“阶段磨矿-阶段磁选-反浮选”联合工艺,研究了白云鄂博铁矿石制备超级铁精矿的最佳工艺条件。结果发现,白云鄂博铁矿石经三段“阶段磨矿-阶段弱磁选”工艺,可获得铁品位为70.50%、铁回收率67.58%、SiO_2含量为0.35%的磁铁精矿;在此基础上,再进行磁铁精矿(磨矿细度为-0.030 mm占93.0%)反浮选脱硅条件实验,重点考察了三种活化剂(Ca~(2+)、Fe~(3+)及Ca~(2+)/Fe~(3+)复合活化剂)对脱硅效果的影响,发现Ca~(2+)/Fe~(3+)复合活化剂的脱硅指标最好,在粗选最佳实验条件(pH值=8,捕收剂十二烷基磺酸钠(SDS)用量200 g/t,Ca~(2+)/Fe~(3+)复合活化剂用量400 g/t)下,得到的铁精矿品位为72.05%、回收率为96.58%、SiO_2含量为0.22%;然后经“1粗1精”反浮选脱硅开路工艺,最终获得品位为72.15%、回收率为87.46%和SiO_2含量为0.21%的超级铁精粉,其中含有微量的稀土、铌。基于铁精矿浮选脱硅工艺,采用纯矿物(石英、磁铁矿)浮选试验、溶液化学计算和Zeta电位、傅里叶红外光谱(FT-IR)、光电子能谱(XPS)等测试方法,研究了Ca~(2+)、Fe~(3+)、Ca~(2+)/Fe~(3+)对SDS捕收剂浮选石英的活化作用机理。结果发现,在一定的pH值范围内,三种活化剂的加入,明显抑制磁铁矿的可浮性而利于石英的浮选,从而提高石英的回收率,Ca~(2+)/Fe~(3+)比单独用Ca~(2+)或Fe~(3+)活化作用下的回收率高。其活化机理为阳离子(Ca~(2+)、Fe~(3+))吸附提高石英表面的正电性,增强石英表面与阴离子SDS捕收剂的吸附作用,在石英表面起主要活化作用的分别为Ca(OH)~+和Fe(OH)_3沉淀,且Ca~(2+)/Fe~(3+)协同作用,正电性最强。红外分析结果表明,经阳离子活化并与捕收剂作用的石英,其红外光谱中新增-CH_2-和-CH_3的伸缩振动吸收峰,但没有波数移位,说明SDS在石英表面发生物理吸附;而Si-O非对称伸缩振动吸收峰有波数的正向偏移和吸收峰的增强,键能增大,表明活化剂在石英表面发生了化学吸附;且Ca~(2+)、Fe~(3+)协同作用,其吸附行为既包括一价羟基络合物Ca(OH)~+的单氧键合作用,又包括Fe(OH)_3沉淀的双氧键合作用,故其活化石英的能力在适宜的pH值范围内强于单独使用,更有利于活化石英的浮选。XPS检测也证明,Ca~(2+)/Fe~(3+)协同作用,其结合能明显强于单独使用Ca~(2+)或Fe~(3+)活化石英的结合能,其在XPS图谱中使Si2s、Si2p向高结合能移动的化学位移量更大,说明协同活化作用下的Ca~(2+)/Fe~(3+)与石英的化学吸附更稳定、更致密,且在石英表面既生成稳定的Fe基六元环螯合物,又生成链状Ca基络合物,使石英表面发生的化学吸附和物理吸附同时加强。
【学位单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TD951;TD923
【部分图文】：

图 2.2 显示了矿物的 SEM 照片。多元素，矿物组成和铁相分析分别显示在表 2.1，表 2.2 和表 2.3 中。图 2.1 白云鄂博矿的XRD图谱10 20 30 40 50 60 70 80◆ 磁铁矿● 赤铁矿▲ 萤石■ 稀土矿%

本文编号：2814649