十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用

本发明属于赤铁矿选矿提纯工艺，具体涉及十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用。

背景技术：

1、铁作为一种常见的金属材料，在国家经济发展和军工建设中有着不可或缺的地位。赤铁矿(f2o3)在自然界分布较广，是铁金属的主要来源，其主要脉石矿物为石英。目前，浮选法是赤铁矿的主要提纯方法，在赤铁矿选矿现场，常以十二胺为捕收剂，淀粉为抑制剂，采用反浮选法实现赤铁矿和石英的分离。专利cn106944262a公开了一种复合型阳离子捕收剂及其制备方法，以十二胺和仲辛醇为捕收剂，用于铁矿反浮选，捕收剂可以充分地分散在矿浆中，有利于它与矿物迅速碰撞，增强石英的可浮性，提高铁精矿质量。专利cn102553717a公开了一种高硫赤铁矿选矿工艺，以十二胺为捕收剂，将原矿通过连续球磨、筛分，后进行磁选，所得精矿通过阴阳离子反浮选粗选反浮选精选，最终得到铁精矿。

2、在应对高品级赤铁矿时，捕收剂十二胺能较好的实现赤铁矿脱硅，但随着国家经济的发展，优质赤铁矿石被消耗殆尽，低品级赤铁矿逐渐成为铁质材料的主要来源。赤铁矿性质逐渐“贫、细、杂”化，致使传统捕收剂十二胺起泡性强、静电作用大、空间位组缺陷大等缺点被放大，无法较好实现低品级赤铁矿与石英分离，造成赤铁矿资源大量浪费。因此，发现一种对石英选择性强的胺类阳离子捕收剂，用于提高复杂低品级赤铁矿资源利用率是势在必行的。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供一种十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，包括以下步骤：

2、步骤1：磨矿

3、将复杂低品级赤铁矿破碎，球磨，得到赤铁矿粉；

4、步骤2：调浆

5、室温下，将赤铁矿粉置于浮选设备中，加入去离子水搅拌，进行调浆；向其中加入ph调节剂调节矿浆ph并进行搅拌，得到赤铁矿矿浆；

6、步骤3：反浮选脱硅

7、向赤铁矿矿浆中，加入叔胺捕收剂ctac，搅拌均匀，然后进行一粗一精一扫反浮选提纯，得到低硅赤铁矿精矿；其中，一粗阶段，按固液比，矿浆水溶液中叔胺捕收剂ctac：赤铁矿矿浆＝(80～90)mg：1l；一精阶段，按固液比，矿浆水溶液中叔胺捕收剂ctac：赤铁矿矿浆＝(40～50)mg：1l；一扫阶段，按固液比，矿浆水溶液中叔胺捕收剂ctac：赤铁矿矿浆＝(20～30)mg：1l。

8、所述的叔胺捕收剂在赤铁矿浮选脱硅中的应用，为将阳离子捕收剂ctac用于赤铁矿反浮选脱硅工艺中的调浆制备赤铁矿矿浆；所述的阳离子捕收剂ctac为质量浓度为2.5～4.0g/l的阳离子捕收剂ctac溶液，其制备方法为：按照配比称取十六烷基三甲基氯化铵于蒸馏水中，调节ph值至4.0～5.0，加热搅拌至十六烷基三甲基氯化铵完全溶解。

9、所述的步骤1中，复杂低品级赤铁矿其主要成分按重量百分比为fe2o3为50～55％，sio2为40～50％，cao为0.5～2％，al2o3为0.5～2％；所述球磨条过程中，磨矿浓度70～80％，磨矿时间7.5～10min；所述赤铁矿粉中，粒级小于74μm的赤铁矿粉的质量占总赤铁矿粉质量的65～85％。

10、所述的步骤2中，浮选设备为挂槽式浮选机；所述ph调节剂为质量分数为1～3％的hcl水溶液，调节ph至ph＝4.5～5.5，优选为ph＝5.0；所述的搅拌速率均为1700～1900rpm，搅拌时间均为3～5min；所述赤铁矿矿浆中，赤铁矿粉的质量浓度为25～35％，优选为30％。

11、所述的步骤3中，反浮选提纯过程中，设备转速为1700～1900rpm，优选为1800rpm；一粗一精一扫反浮选时，各阶段浮选时间为3～7min，优选为4～6min；

12、所述的步骤3中，一粗阶段叔胺捕收剂ctac用量占赤铁矿矿浆量优选为85mg/l，一精阶段叔胺捕收剂ctac用量占赤铁矿矿浆量优选为45mg/l，一扫阶段叔胺捕收剂ctac用量占赤铁矿矿浆量优选为25mg/l；所述的低硅赤铁矿精矿主要成分按重量百分比为fe2o3为95～99％，sio2为1～5％，cao为0.3～1％，al2o3为0.3～1％。

13、所述低硅赤铁矿精矿的回收率按重量百分比为75～85％。

14、本发明的提供的十六烷基三甲基氯化铵(ctac)作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用。对于赤铁矿，当矿浆ph值小于5时，溶液中较多的h+，使矿物表面整体上显正电荷；当矿浆ph值大于5时，矿物表面发生水解反应和质子化反应，生成溶液相的feoh+，与此同时，矿物表面又能与吸附的水分子发生反应，生成表面功能基团(或位点)，如-feoh+，较多的-feoh+功能基团占优势，能更多地吸附溶液中的oh－，使矿物表面整体上显负电荷。对于石英，其表面的si-o-si在水溶液中电离，一般生成(si-o)－与si+，当矿浆ph值较低时，(si-o)－功能基团占优势，使石英表面在较宽的ph值范围内显负电。在矿浆ph值4.5～5.5时，捕收剂ctac的主要成分为c19h42n+，石英表面的o位点与ctac分子之间形成n···h-o-si氢键，ctac+中的亲水基-n+(ch3)3在石英表面发生吸附反应后，暴露的疏水基团-c16h33使石英表面疏水，致使石英易粘附在气泡表面上浮。但在矿浆ph值为4.5～5.5时，赤铁矿表面显正电，同性相斥，致使赤铁矿吸附较少的ctac+，其表面仍具有较高的亲水性，故而下沉，进而实现二者之间的浮选分离。根据在不同用量下捕收剂十六烷基三甲基氯化铵(ctac)，赤铁矿及其杂质矿物石英存在的可浮性差异，将赤铁矿中的含硅脉石矿物脱除，提高赤铁矿品质，为复杂低品级赤铁矿浮选脱硅提供新的捕收剂。

15、相比于现有技术，本发明的有益效果在于：

16、1、本发明开发了十六烷基三甲基氯化铵(ctac)作为叔胺捕收剂的新应用，由于ctac对含硅矿物的选择捕收性强，故赤铁矿脱硅过程中不需要淀粉抑制，从而缩短简化了赤铁矿反浮选脱硅流程，使浮选过程运行更加平稳，操作更加简便。

17、2、ctac作为新型叔胺捕收剂相对于传统捕收剂十二胺溶解性较好，耐低温，使用范围更广且更具有环保性。最终可获得fe2o3品位为95～99％，回收率75～85％的赤铁矿精矿。

18、3、本发明的方法与现有技术相比，所处理的矿石品位低，原矿中石英的含量高；获得的赤铁矿精矿远超出冶金工业特级标准(tfe≥68.00％、sio2≤4.0％)。

技术特征：

1.十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，将十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂用于赤铁矿反浮选脱硅工艺。

2.根据权利要求1所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述步骤1中，复杂低品级赤铁矿主要成分按重量百分比为fe2o3为50～55％，sio2为40～50％，cao为0.5～2％，al2o3为0.5～2％；

4.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述步骤2中，浮选设备为挂槽式浮选机；

5.根据权利要求4所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述步骤2中，所述调节矿浆ph至ph＝5.0；所述赤铁矿矿浆中赤铁矿粉质量浓度为30％。

6.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述步骤3中，所述叔胺捕收剂为将十六烷基三甲基氯化铵配制为质量浓度为2.5～4.0g/l的阳离子捕收剂十六烷基三甲基氯化铵溶液，其制备方法为：按照配比称取十六烷基三甲基氯化铵于蒸馏水中，调节ph值至4.0～5.0，加热搅拌至十六烷基三甲基氯化铵完全溶解。

7.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述步骤3中，叔胺捕收剂在不同阶段添加量按固液比分别为：一粗阶段，矿浆水溶液中叔胺捕收剂：赤铁矿矿浆＝(80～90)mg：1l；一精阶段，矿浆水溶液中叔胺捕收剂：赤铁矿矿浆＝(40～50)mg：1l；一扫阶段，矿浆水溶液中叔胺捕收剂：赤铁矿矿浆＝(20～30)mg：1l；

8.根据权利要求7所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述步骤3中，叔胺捕收剂添加量按固液比分别为：一粗阶段，矿浆水溶液中叔胺捕收剂：赤铁矿矿浆＝85mg：1l；一精阶段，矿浆水溶液中叔胺捕收剂：赤铁矿矿浆＝45mg：1l；一扫阶段，矿浆水溶液中叔胺捕收剂：赤铁矿矿浆＝25mg：1l；

9.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述低硅赤铁矿精矿主要成分按重量百分比为fe2o3为95～99％，sio2为1～5％，cao为0.3～1％，al2o3为0.3～1％。

10.根据权利要求2所述的十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，其特征在于，所述低硅赤铁矿精矿的回收率按重量百分比为75～85％。

技术总结
十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂在赤铁矿反浮选脱硅中的应用，属于赤铁矿选矿提纯工艺技术领域。本发明开发了十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)作为叔胺捕收剂的新应用，利用在不同用量下捕收剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、赤铁矿及其杂质矿物石英存在的可浮性差异，将赤铁矿中的含硅脉石矿物脱除。十六烷基三甲基氯化铵作为叔胺捕收剂溶解性较好，耐低温，使用范围更广且更具有环保性，所处理的矿石品位低，原矿中石英的含量高；获得的赤铁矿精矿远超出冶金工业特级标准。

技术研发人员：孙浩然,王余莲,姚金,印万忠,韩会丽,苏峻樟,袁志刚
受保护的技术使用者：沈阳理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15