掌信檢測：納米氣泡在鞍山式鐵礦反浮選中效果探索

納米氣泡已被大量研究證實可有效提高微細顆粒尤其是難浮微細顆粒礦物的浮選效果。但是，以往的納米氣泡浮選研究主要集中在正浮選(泡沫產品為有價礦物)作業上，為考察納米氣泡對反浮選的影響，探索了納米氣泡對鞍山式鐵礦反浮選(泡沫產品為脈石礦物石英)的影響。針對鞍鋼集團鞍千選礦廠的浮選給礦，進行了實驗室納米氣泡浮選與常規浮選的比較試驗研究，詳細考察了不同浮選條件下，尤其是多種不同藥劑用量時納米氣泡對浮選效果的影響。結果表明：納米氣泡浮選可顯著提高精礦 Fe 品位和回收率，同時降低藥劑消耗量，改進的效果取決於藥劑用量條件。典型指標是納米氣泡浮選與常規浮選相比在精礦鐵品位為 67% 時一段浮選可將鐵回收率從 68% 提高至 84%。討論了納米氣泡強化浮選的機理，提出空化產生的納米氣泡在疏水性石英顆粒表面優先生成並引發的疏水性團聚是改善微細粒礦物分選的主要途徑。眾所周知，礦產資源是國民經濟建設和社會發展的重要物質基礎。鐵礦對國民經濟影響巨大，但卻是進口依賴度最高的礦石之一。近幾年我國每年消耗的鐵礦石 80%以上(約 10億 t)依靠進口，嚴重製約國家全球發展戰略，尤其是鋼鐵行業的持續健康發展。國產鐵礦石的主要特點是貧、細、雜、散，平均鐵品位低，複雜難選的高碳酸鹽鐵礦石所佔比例較大。鞍山式鐵礦是我國正在開發利用的典型難選鐵礦床類型之一，具有鐵品位低、嵌布粒度細、組成和結構構造複雜等特點，主要分布在遼寧、河北、山西等省，資源儲量達數十億 t，其中遼寧鞍山地區的儲量就有約 10億 t[1]，全鐵品位一般在 30%～40%左右，要脈石礦物為石英、角閃石、白雲母、菱鐵礦。這些鐵礦石大多需要經過選礦加工才能利用。其選礦流程比較複雜，包括兩段連續磨礦、中礦再磨、重選—磁選—陰離子反浮選，精礦品位和回收率分別可達65% 和 90% 左右。浮選作業的效果對選礦流程的技術經濟指標都起著十分重要的作用。但目前的浮選作業仍然存在流程複雜、藥耗高、細顆粒損失大等問題。因此，進一步開發更加高效的鞍山式鐵礦浮選工藝具有重要現實意義常規機械浮選技術應用的氣泡尺寸一般在 0.5~1 mm 左右，而相對較先進的微泡浮選柱技術使用的氣泡尺寸卻也有幾百微米，而氣泡尺寸的大小對浮選效果影響甚大。對浮選過程的理論分析和數值模擬表明，決定浮選概率和回收率的顆粒與氣泡的碰撞概率、吸附概率、脫落概率均隨著氣泡尺寸的減少而改善[2]。研究表明，對於幾微米以下的微細顆粒，常規浮選技術已經失效，工業實踐也證明了這一點。常規浮選一般對粒度範圍在 10~100 μm 左右的顆粒有較好的分選作用，對於微細顆粒(<10 μm)及相對較粗(>1 mm)的顆粒，浮選效果急劇下降。理論研究表明，這是因為微細顆粒與常規氣泡的碰撞概率過低，而較粗顆粒從常規氣泡的脫落概率太大。納米氣泡一般指尺寸在數百個納米以下的氣泡，比常規浮選氣泡小 3個數量級[3]。在浮選中引入納米氣泡，因其巨大的比表面積和獨特的表面和流體力學特性，不僅可以大大提高微細顆粒的分選效率，也可顯著提高粗顆粒的分選效率，同時減少藥劑用量，提高設備處理量。

鞍山式赤鐵礦選礦流程一般採用浮選工藝生產最終精礦，但精礦的回收率和品位往往不太理想。納米氣泡浮選技術在煤以及多種礦物的浮選應用中顯示出了比常規浮選更有效的分選性能[4-7]。研究表明，納米氣泡可以造成疏水微細顆粒團聚並顯著提高其可浮性，從而最大限度地回收有用礦物[8，9]。此外，納米氣泡能選擇性地在疏水性顆粒的表面成核，並作為常規尺寸氣泡在顆粒表面優選吸附位置，進一步促進疏水性顆粒浮選回收率的提高[10]。將納米氣泡整合到浮選過程中增強浮選性能已被認為是一種非常有前景的細顆粒分選技術，特別是對於難選礦物和微細粒礦物。以往的試驗表明[11-13]，將納米氣泡整合到機械浮選槽中，粗石英的回收率提高了 24個百分點，細石英和超細石英的回收率由於石英接觸角的增加和超細石英的團聚而提高了 20~30 個百分點，細/超細黃銅礦顆粒回收率提高了 16~21 個百分點。納米氣泡與柱浮選的結合，使煤的回收率提高了 50 個百分點[14，15]。研究還表明，納米氣泡可顯著提高礦物的浮選效率、動力學和富集比，並減少學藥劑的消耗[11，16-20]。納米氣泡可利用不同的方法產生，本文研究的是基於水力空穴原理產生的納米氣泡浮選。該方法在國內外研究多、實用性最強[11，14，21]。它通過氣泡發生器中礦漿的壓力突變實現納米氣泡在疏水顆粒表面的優先生成而提高顆粒表面疏水性，同時激發微細顆粒的疏水性團聚，增大其表觀尺寸，促進氣泡捕收微細礦粒的概率，從而強化浮選礦化過程，改善浮選性能指標。最近的研究表明，水力空穴原理產生的納米氣泡顆粒一般在 150~650 nm 之間，濃度可達 4.1×109 個/mL[3，16]。重點研究納米氣泡對鞍鋼集團鞍千選礦廠處理的鞍山式鐵礦反浮選作業(泡沫產品為脈石礦物石英)的影響。進行了實驗室納米氣泡浮選與常規浮選的比較試驗研究，詳細考察了不同浮選條件下，尤其是多種不同藥劑用量條件下納米氣泡對浮選效果的影響。