选择性絮凝,细粒铁矿,絮凝剂,磁种随着我国钢铁行业的快速发展，对成品铁矿石的需求量日益增加，可开采利用的易选铁矿石量逐渐减少，选矿处理的对象不仅日益贫化，而且有用矿物的嵌布粒度越来越微细。微细粒嵌布的弱磁性铁矿在细磨过程中容易泥化，具有严重的泥覆盖现象，传统的重选、磁选、浮选工艺处理这类矿石，很难取得满意的效果。从20世纪70年代至今，经过几十年的反复试验研究表明，处理细粒含泥铁矿，选择性絮凝及其联合工艺是很有前途的分选工艺。选择性絮凝主要包括3个过程：矿浆分散，即通过添加分散剂，防止具有相反符号电荷的矿粒发生凝结，使矿粒呈悬浮分散状态；选择性絮凝，矿浆分散后通过添加高分子选择性絮凝剂，利用选择性絮凝剂与矿粒表面的桥联作用，使目的矿物形成絮团下沉，而非目的矿物仍呈悬浮状态；矿泥脱除，目的矿物形成絮团下沉，悬浮的矿泥成为溢流脱除。
一、影响选择性絮凝效果的因素
（一）絮凝剂对选择性絮凝效果的影响
为使矿粒群处于悬浮分散状态，采用具有一定强度的机械搅拌，以赋予矿粒一定的运动动能是实践中常见的一种措施。然而，要使矿浆中的细粒矿泥处于充分的有效悬浮状态而不发生聚结现象，实践表明，加入一定量的分散剂乃是行之有效的基本措施。由于细粒赤铁矿充分分散后，难以沉降，这时就需要加入选择性絮凝剂对赤铁矿实现絮凝，同时最大程度保持其它组分充分分散。选择性絮凝剂与普通絮凝剂不同的是，不仅要有絮凝性，同时必须要有选择性，否则是不能从稳定的悬浮液中分选某一矿物的，絮凝剂的选择性是选择性絮凝的关键。
长沙矿冶研究院在对湖南某微细粒赤铁矿进行的pH调整剂NaOH与腐植酸铵、NaOH与分散剂水玻璃、NaOH与分散剂六偏磷酸钠、NaOH与水玻璃及DTY的组合试验研究中发现，DTY能有效地对赤铁矿实现选择性絮凝。固定NaOH和水玻璃用量，DTY选择性絮凝剂用量试验结果见图1。
图1 DTY选择性絮凝剂用量试验结果
▲－矿泥铁损失率；■－沉砂铁品位；○－矿泥产率；△－矿泥铁含量
从图1可见，增加DTY的用量，有利于矿泥铁含量降低、铁回收率提高。当DTY用量36g/t时，矿泥产率32.79%，矿泥铁含量12.55%，沉砂铁品位33.97%，矿泥铁损失率15.27%，选择性絮凝效果相当明显。但也要注意到絮凝剂用量过量时，则会出现絮团增加，致使选择性絮凝过程中的包裹和夹带加重，絮凝的选择性变差，不利于矿泥的脱除。
（二）磁种对送择性絮凝效果的影响
在选择性絮凝分选过程中加入磁种，通过某种物理或物理化学过程使磁种选择性粘附到目的矿物上形成磁覆盖，同时通过添加高分子选择性絮凝剂，使目的矿物借助于磁絮凝与化学絮凝的协同作用，从而达到优化提高选择性絮凝分选效果的目的。有关研究表明，磁种团聚－高分子絮凝联合作用处理赤铁矿，选择性好，回收率高，且获得的絮团比单一磁种团聚和仅用高分子絮凝所得的絮团更为密实，为后序作业絮凝体与分散相之间相互分离提供了有利条件。
长沙矿冶研究院在湖南某微细粒铁矿选择性絮凝试验研究中（图2）发现，磁种比例的增加有利于选择性絮凝中矿泥铁含量的降低及沉砂铁回收率的提高，但不利于沉砂铁品位的提高。这主要是随着磁种比例的增加，磁絮凝能力也随之递增，致使磁夹杂加重。因此，磁种添加比例应通过试验综合考虑铁回收率与铁精矿品位来确定。
图2 磁种对选择性絮凝剂效果影响试验结果
▲－矿泥铁损失率；■－沉砂铁品位；○－矿泥产率；△－矿泥铁含量
（三）矿浆温度、浓度及外界磁场对选择性絮凝效果的影响
长沙矿冶研究院徐建本对祁东铁矿的选择性絮凝选矿试验，曾得出矿浆温度对絮凝脱泥的沉降时间影响较大，要保持相同脱泥效果，需根据矿浆温度调整沉降时间。例如，25℃时沉降时间为4min，10℃时则需6 min，才能保持相同的脱泥效果。矿浆浓度以30%较合适，过高过低将降低絮凝脱泥效果。脱泥前采用外界磁场能有效改善絮凝脱泥过程，不仅能使沉降时间由6min缩短至2min，而且在脱除矿泥产率相近时，能使矿泥铁品位由12%降低至10.5%。
（四）沉降时间对选择性絮凝效果的影响
添加分散剂后，呈悬浮状态的矿浆，在没有加入絮凝剂前，如果矿浆各组分粒级均匀，并且悬浮力与重力相平衡，则理论上是不会形成沉降的。这就需要通过添加高分子选择性絮凝剂使目的矿物形成絮团并打破这种力间的平衡，从而使目的矿物形成沉降。这时，目的矿物的沉降时间会对选择性絮凝效果产生重要的影响。长沙矿冶研究院在祁东铁矿某矿段赤铁矿选择性絮凝试验研究中（图3）发现，延长矿浆的沉降时间有利于降低矿泥的铁含量，但不利于矿泥量的脱除，即不利于提高脱泥沉砂铁品位。因此，沉降时间的确定，需要从铁回收率与脱泥沉砂铁品位来综合考虑。
图3 沉降时间对选择性絮凝剂效果影响试验结果
▲－矿泥铁损失率；■－沉砂铁品位；○－矿泥产率；△－矿泥铁含量
二、选择性絮凝在细粒铁矿选矿中的应用
选择性絮凝工艺经过了几十年的研究，已较成熟，并且在细粒铁矿选矿中已有成功的工业实践先例。随着1974年建立的美国蒂尔登( Tilden)选矿厂用选择性絮凝工艺处理难选氧化铁燧岩的顺行，铁矿石选择性絮凝的应用研究，无论在国内还是国外都受到了普遍重视。
美国Tilden选矿厂处理原矿石为难选细粒嵌布的非磁性铁燧岩，其主要铁矿物为赤铁矿和假象赤铁矿；脉石矿物主要是石英、燧石和其他硅酸盐矿物。铁矿物平均嵌布粒度为10～25μm，原矿需磨至-25μm占85%，才能达到充分解离。该厂年处理原矿石1 000万t，原矿品位36%，可生产含铁65%的球团矿400万t，1979年扩建到年处理原矿量2 100万t，年产810万t球团矿的规模。该选矿厂用木薯淀粉作赤铁矿的选择性絮凝剂，选择性絮凝处理后可从给矿中脱除15%～30%的矿泥，而铁的损失只有5%。
加拿大杰尔顿铁矿主要铁矿物为赤铁矿，其次为磁铁矿。赤铁矿的嵌布粒度为5～30μm,磁铁矿较粗，嵌布粒度为20～200μm;脉石矿物主要为石英、硅酸盐及氯化物。选矿厂流程为选择性絮凝－脱泥工艺，采用两段磨矿、4次选择性絮凝－脱泥，用玉米淀粉作磁、赤铁矿的选择性絮凝剂，在半工业试验中，取得了精矿彦率34.10%，铁品位65.00%，铁回收率为74.60%的较好结果，而矿泥的铁含量仅为11.40%。
湖南祁东铁矿属沉积变质矿床，为酸性硅质微细粒嵌布难选贫铁矿矿石，是我国微细粒复杂难选铁矿的典型代表。其铁矿物以赤铁矿为主，其次是磁铁矿及少量假象赤铁矿；赤铁矿的嵌布粒度大多在2～30μm;磁铁矿粒度为10～300μm；脉石矿物以石英为主，其次是绢云母、绿泥石、长石、阳起石、透闪石、方解石、白云石和黝帘石。长沙矿冶研究院从20世纪70年代至今，对该矿的选矿技术进行了持续多年的研究，2006年对祁东铁矿进行了多方案的试验研究对比，最终采用选择性絮凝脱泥－反浮选工艺顺利完成了扩大连选试验，并取得了精矿产率31. 91%，铁品位64.16%，铁回收率70. 67%的技术指标。2007年建成了年处理原矿量30万t的工业试验厂，2008年工业调试稳定运转阶段取得了精矿铁品位63.02%，铁回收率65.83%的生产技术指标。
三、选择性絮凝的发展方向
随着我国细粒、微细粒铁矿研究开发工作的不断深入，选择性絮凝工艺及理论都得到了广泛的应用和发展。在实践应用中，选择性絮凝工艺也暴露出了一些问题，需要选矿科技工作者们去开展更深层次的技术研究，以推动该工艺在工业实践应用中日臻完善。下一步应着重从以下几个方面进行更深层次的研究。
（一）研发更高选择性的絮凝剂，以降低选择性絮凝过程中的包裹和磁夹带。
（二）研制磁（脉冲）－重复合力场高效脱泥装置，以解决矿泥的脱除量和铁含量不能统一的难题。
（三）解决脱泥产出的高分散悬浮矿浆沉降澄清、回水循环利用、环境保护等方面的问题。
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