关于赤铁矿常温浮选的阴离子捕收剂研制

1 项目背景

在钢铁原料铁精矿生产过程中，贫赤铁矿浮选过程的加温是能耗的一个重要方面。因此，研制新型浮选药剂，实现贫赤铁矿常温浮选，进一步改善浮选指标，不仅降低钢铁生产成本，还可促进节能减排，创造巨大的经济效益和社会效益，具有重大的理论和现实意义。目前贫赤铁矿常温浮选已是我国选矿节能减排研究的热点。

近年来我国加大了对贫赤铁矿阴离子捕收剂的研究，进步明显，获得了许多成果，如ra系列捕收剂、mz、mh药剂、mg捕收剂等捕收剂的研发与运用。贫赤铁矿常温浮选研究也取得了一定进展，但是精矿品位、药剂成本等指标不太理想，因此在实际选矿生产过程中应用很少。

以地沟油为原料研制新型浮选药剂的研究也有报道。北京科技大学王化军等人研发以“地沟油”制备选矿捕收剂，取得精矿品位为67.2%的试验指标。但该技术的浮选温度必须在高温下进行，未能实现常温浮选，限制了该捕收剂的推广与应用。

地沟油对人类的饮食健康造成巨大的危害。地沟油，泛指在日常生活中存在的各类劣质油，例如城市在下水道回收的废油、反复炸油的变质油、劣质猪肉提炼油等。地沟油如果流向江河会造成水体富营养化，破坏生态环境。从城市下水道里捞取的大量暗淡浑浊、略呈红色、散发着恶臭的膏状物，经过滤、加热、浓缩、沉淀、分离，就能让这些散发着恶臭的垃圾变身为以假乱真的清亮的“食用油”，最终通过低价销售，重返人们的餐桌。“地沟油”仍然是甘油三酯，却又比真正的食用油多了许多致病物质。

如能以地沟油为原料，研制新型浮选药剂，实现贫赤铁矿常温浮选，改善浮选指标，不仅降低钢铁生产成本，促进节能减排 ，还可以把严重地危害着人类身体健康的地沟油变废为宝，减少食品安全威胁，意义重大。

2 贫赤铁矿常温阴离子捕收剂 ka-1的研制

2.1探索性浮选试验

对铁品位48.24 %的贫赤铁矿混磁精（浮选给矿），使用地沟油酸（地沟油水解制得，含有14-20个碳链的脂肪酸，大部分为不饱和脂肪酸，少部分为饱和脂肪酸）和工业副产品h酸（碳链约16-18的饱和酸）各半配成2.0%重量浓度、同时加入浓度0.4%的聚氧乙烯醚表面活性剂为促进剂制得的捕收剂，进行一粗一精开路探索性浮选试验。浮选温度21～24 ℃，药剂加入顺序及药量为：浓度2%的氢氧化钠溶液9.0ml、2.5%的玉米淀粉溶液6.5ml、2.5%氧化钙溶液6.0ml，捕收剂用量改变，每次搅拌3 min（以后试验药剂浓度不变），试验指标如表1。

                     表1

由上表看出，用地沟油酸、h酸和聚氧乙烯醚表面活性剂制得的捕收剂处理鞍千混磁精，在常温21～24 ℃、捕收剂粗选加药量为3.6ml、精选为1.0ml时可获得精矿品位68.16%、金属回收率79.97%的较好试验指标，初步效果很好。

上述试验说明，对原料进一步优化，很有可能探索出更好的常温阴离子捕收剂。

2.2促进剂的选择与确定

促进剂选为kdt系列药剂，合成过程分为多元醇脂肪酸酯kd合成与加成环氧乙烷加成环氧乙烷合成kdt两步。改变合成过程中参数，制得kdt系列药剂kdt-1至kdt-4

捕收剂以地沟油酸、h酸、kdt系列促进剂为原料，三者比例为1.0%：1.0%：0.4%。利用kdt-1至kdt-4促进剂配制成k-1到k-4捕收剂，连同市场有售的表面活性剂配成的捕收剂t-1，进行浮选试验，以考察各种kdt促进剂的效果。

称取铁品位48.24%的给矿样200g，控制温度在21～24℃，加入氢氧化钠溶液9.0ml，玉米淀粉溶液6.5ml，氧化钙溶液6.0ml，捕收剂粗选加3.6ml、精选加1.0ml，进行一次粗选、一次精选开路浮选试验。矿浆ph为11.4-11.8，粗选刮泡时间3.0min， 精选刮泡时间2.3min。试验结果如表2。

                      表2

从表2可以看出，不同的捕收剂的浮选效果差异明显，在21～24℃下，药剂添加量相同的情况下，k-1捕收剂效果最好，精矿产率56.6%，精矿品位68.86%，精矿收率77.03%，因此确定促进剂为kdt-1。

2.3不饱和脂肪酸、中性油种类及配比的确定

试验中不饱和脂肪酸分别选取地沟油酸、工业渣油、油酸，饱和组分中性油选用h酸、煤油、柴油、润滑油，促进剂kdt-1浓度为0.4%，配制成相同浓度捕收剂进行开路一粗一精浮选试验，浮选温度控制在21～24℃，具体的浮选指标如表3所示。

                             表3

由表3可知，在脂肪酸钠和促进剂含量相同的情况下，煤油的浮选效果好于润滑油；由kt-5与kt--7的比较可以看出，润滑油的浮选效果又好于柴油；通过kt-3与kt-6的比较和kt-4与kt-5的比较得知，工业渣油浮选效果明显地好于油酸。在上述几种配比中，地沟油酸、h酸与促进剂组成的kt-2捕收剂浮选效果最佳。

研究过程中发现，单独用地沟油酸，不加h酸和促进剂，常温浮选效果很差，几乎不能浮选。

合成促进剂采用kdt-1，用量0.4%，固定h酸和地沟油酸的总量为2.0%，将h酸含量从1.4%至0.8%变动，制备捕收剂。在温度21～24℃、上述浮选加药量条件下进行的一粗一精开路浮选试验结果见表4。

                    表4

从表4可以看出，当捕收剂配比为地沟油酸：h酸=1.2%:0.8%时，精矿品位达到最高值68.71%，精矿收率为82.75%，效果最好。

2.4 捕收剂ka-1药剂的原料、配比、主要技术参数及特点

（1）原料及配比

根据上述试验结果，最终确定捕收剂ka-1的原料为：地沟油酸、h酸及促进剂kdt-1，其配比为50.0%：33.3%：16.7%，用时皂化成2.4%浓度。

（2）制备方法

按照上述原料和配比，捕收剂制备过程用图1表示。

图1 捕收剂制备过程示意图

（3）主要技术参数

酸值 140-160，碘值 40-50，皂化值 150-170，凝固点 5-15℃，有效成分≥95%。外观形态为浅棕褐色有一定粘度的液体。

（4）特点

原料来源广泛。促进剂的合成为可在常规精细化工厂内完成，工业酸h为炼油副产品，国内有多家具有国家资质的正规地沟油酸厂家；

生产简单方便。无论是实验室配制还是工业加工均很简单方便；

成本较低。捕收剂主要原料地沟油价格低廉，生产工艺简单，保证了捕收剂具有较低的成本；

无毒、无味、无污染。促进剂类似于洗洁精和洗发水的主要成分，对人体和环境无害；

可常温使用，ka-1 捕收剂可在室温下保存，10-40℃都可使用；

3 浮选试验过程与指标

3.1ka-1捕收剂开路浮选试验

经试验确定，浮选药剂量条件为：氢氧化钠8.0 ml，玉米淀粉7.0 ml，石灰用量5.0 ml，捕收剂粗选3.0 ml。在此条件下，把粗选和精选捕收剂用量整体考虑，改变精选捕收剂用量，试验结果见表5。

                    表5

在粗选固定3.0ml条件下，精选捕收剂用量稍作改变，精矿回收率变化不大，以加入1.0ml最好，即开路捕收剂总量为4.0ml。

在温度为21～24℃条件下，捕收剂理想的药剂加入量为氢氧化钠8.0 ml，玉米淀粉7.0 ml，石灰用量5.0 ml，捕收剂粗选3.0 ml、精选1.0ml。

3.2 ka-1药剂在21～24℃条件下闭路浮选指标

在21～24℃条件下，按照上述最佳药剂制度进行闭路试验，结果如图2所示：

精矿品位68.63%，精矿回收率90.20%；药剂单耗为：氢氧化钠1220g/t，玉米淀粉 875g/t， 石灰 625 g/t，捕收剂为480 g/t。

图2

3.3 ka-1药剂不同温度浮选效果的比较

本试验过程中ka-1药剂采用的温度一直为21-24℃。考虑到夏天气温会明显高于此温度，进行了31-34℃的闭路浮选试验，加药量不变，指标对比如表6所示。

                              表6

由表6可知，ka-1药剂在21～24℃和31～34℃的闭路试验指标基本相当，指标均比较理想，说明该药剂也完全能够满足夏季生产要求。21～34℃为ka-1药剂较适宜的温度。

从浮选理论上解释，捕收剂一般在高温时的临界角束浓度要大于在低温时的临界角束浓度，高温浮选比低温浮选节省药剂。通过合理药剂制度的调整，ka-1应该能在较高温度条件下取得比较理想的分选指标。

试验中还考察了更低温度下的浮选状况，当温度降低到16-18℃时，泡沫带矿能力较差，精矿品位仅有61-62%，分选效果很差，无法应用。

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