选择性疏水絮凝浮选法分离微细粒菱锰矿、绿泥石、石英的研究

疏水絮凝分选与常规浮选的区别在于需要较大的搅拌能量输入，绝大多数场合需添加中性油，且絮团与分散矿粒的分离方法多种多样。它的优点：a 可借鉴常规浮选药剂长期使用的经验；b 易于清除絮团的机械夹杂物；c 絮团结构致密，强度较大，不易遭受机械破坏；d 适合较高矿浆浓度操作。因此，这种方法易于实现工业化，是微细粒矿物分选的一种颇具活力的分选方法。

在锰矿加工过程中，矿泥中金属锰损失严重，从矿泥中回收金属锰是属于微细粒选矿问题，在这方面，国内外进行了大量的研究工作，提出了强磁选、高梯度磁选、选择性絮凝浮选、磁种分选、连二硫酸法、硫酸法、二氧化硫和硫酸组合剂法、细菌浸出法、控制分散－剪切絮凝浮选、疏水絮凝浮选等处理方法。

我国的碳酸锰矿泥中有用矿物主要是菱锰矿，脉石矿物因矿区而异，有以石英为主的，有以绿泥石为主的。因此笔者针对锰矿泥的工艺特性，选择单矿物菱锰矿、铁绿泥石、石英的人工混合矿，采用近年来发展较快的细粒分选工艺－疏水絮凝浮选法进行上述三种矿物分离的可能性及最佳分离条件的研究，寻求从锰矿泥中有效回收锰矿物的方案。同时对分离过程的机理也进行了研究，试图为我国锰矿泥处理提供一种有效的方法和理论基础。

一、单矿物疏水絮凝浮选试验

试验是在XFG－80型充气挂槽浮选机中进行的。分别进行了浮选机转速、搅拌时间、浮选温度、捕收剂种类和用量等条件试验。通过大量试验得出如下结论：

（一）油酸钠对菱锰矿的捕收能力最强最佳pH值在5～10范围内。

（二）氧化石腊皂对于菱锰矿的捕收能力仅次于油酸钠，在pH＝7～9范围内对菱锰矿有较好的捕收能力。

（三）石油磺酸钠对菱锰矿的捕收能力较弱，可能与它的起泡能力差有关。在pH＝7～9范围内有较好的捕收能力，随用量增加，插收峰向低pH移动。

（四）绿泥石在上述三种捕收剂条件下，上浮率都随pH值升高而降低。石英在三种捕收剂条件下上浮率都很低，随pH值变化不大。

二、混合矿试验

在单矿物试验基础上，进行了单一混合矿的疏水絮凝浮选试验即菱锰矿与绿泥石，菱锰矿与石英分别混合后进行疏水絮凝浮选。

图1、图2是菱锰矿与绿泥石1∶1混合矿疏水絮凝浮选试验结果。

图1  菱锰矿、绿泥石1∶1混合矿分选试验结果。

图2  pH＝10时，菱锰矿、绿泥石1∶1混合矿的油酸钠用量试验

由图1可见在pH＝10左右时，菱锰矿品位和回收率都达到峰值。

图2是在pH＝10时，油酸钠用量由40mg／L，升至80mg/L时，回收率呈上升趋势（从72%到89%），用量再增加，回收率基本稳定。随油酸钠用量增加，锰精矿品位略有上升。

图3、图4为菱锰矿与石英混合矿疏水絮凝浮选试验结果。从图3可见，pH为7～9范围内，菱锰矿的精矿品位和回收率都较高。从图4可见随油酸钠用量增加，锰品位和回收率都略有增加。

图3  菱锰矿、石英1∶1混合矿，上浮率－pH试验结果

图4  菱锰矿、石英1∶1混台矿在pH＝10时，上浮率－NaOC用量试验结果

模拟某矿区矿泥的矿物组成，将菱锰矿，绿泥石和石英按比例配成混合矿(含Mn12%)进行分离试验，根据上述条件试验，当pH＝10时，油酸钠用量为120mg/L，分离结果见图5。在此条件下，从含锰12%的混合矿中，可获得锰精矿品位21%，锰回收率为66%。

图5  模拟混合样分选试驻结果

综上述试验可见，以油酸钠为捕收剂时，对徽细粒菱锰矿和绿泥石单一混合矿疏水絮凝浮选分离的最适宜pH为10左右，油酸钠用量120mg/L，此条件下可获得含锰品位30%，锰回收率88%。微细粒菱锰矿与石英单－混合矿分离的最佳pH值为7～9，当油酸钠用量100mg/L时，可获得锰品位30%，锰回收率93%。模拟某矿区矿泥的混合矿的疏水絮凝浮选试验，在pH＝10，油酸钠用量120mg/L时，经一次选别可从含锰12%的混合矿中，获得含锰品位21%，回收率66%的锰精矿。

三、结果与讨论

通过大量试验研究工作，可得出下面结论。

（一）单矿物试验表明，捕收剂、pH值、转速等对矿物上浮率影响较大。以油酸钠为捕收剂用量120mg／L，pH＝10，温度24℃，转速3000r／min时，可使菱锰矿上浮率达90%而脉石矿物上浮率都在10%以下，氧化石腊皂在pH＝8时选择性较好，石油磺酸钠在pH＝9左右选择性较好。

（二）混合矿分选结果表明，菱锰矿、绿泥石混合矿在pH＝8时分选效果最好。油酸钠用量140mg/L时，精矿指标：β＝31%，ε＝89%，菱锰矿与石英混合矿在pH＝7～9范围内分选效果较好。油酸钠用量100mg/L时，锰精矿指标为：β＝30%，ε＝93%。模拟某矿区矿泥的混合矿样（含锰品位α＝12%），在最佳条件下，经1次选别，可获得锰精矿指标为β＝21%，ε＝66%。

（三）红外光谱和×射线光电能谱对药剂与矿物表面作用的研究表明：油酸钠与菱锰矿表面活性质点Mn²⁺作用生成Mn(ol)₂；油酸钠在绿泥石表面有少量化学吸附，pH值高时，表面活性质点羟基配位抑制了油酸根与Fe²⁺、Mg²⁺质点间化学作用。油酸钠在石英表面无化学吸附。

（四）疏水絮凝的机理是：当两疏水矿粒接近到一定程度时(60～80nm)，首先是静电作用、范德华作用，长程疏水作用联合作用，使疏水矿粒迅速靠近，当吸附层烃链开始接触时，烃链疏水缔合作用开始生效，使疏水矿粒结合到一起。长程疏水作用源于界面分子排列的结构化，疏水缔合作用与胶束形成时的现象类似。长程疏水作用范围达60nm，与范氏力作用范围相同，但比范氏力大1～2个数量级，变化规律是随距离指数衰减，与范氏力的幂定律不同。长程疏水作用对电解质浓度、pH值等条件变化不敏感。

综上所述采用选择性疏水絮凝浮选法处理碳酸锰矿泥是一种较为有效的方法，值得进一步对锰矿泥的处理进行试验研究。