粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响

工程科学学报 Chinese Journal of Engineering 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 李东李正要印万忠孙春宝寇珏姚金韩会丽 Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz LI Dong,LI Zheng-yao,YIN Wan-zhong.SUN Chun-bao,KOU Jue,YAO Jin,HAN Hui-li 引用本文： 李东，李正要，印万忠，孙春宝，寇珏，姚金，韩会丽.粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响.工程科学学报，2020， 42(5:586-594.doi:10.13374.issn2095-9389.2019.06.06.006 LI Dong,LI Zheng-yao,YIN Wan-zhong.SUN Chun-bao,KOU Jue,YAO Jin,HAN Hui-li.Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz[J].Chinese Journal of Engineering,2020,42(5):586-594.doi:10.13374/j.issn2095- 9389.2019.06.06.006 在线阅读View online:https::/doi.org10.13374.issn2095-9389.2019.06.06.006 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 赤铁矿的自载体作用及对浮选的影响 The self-carrier effect of hematite in the flotation 工程科学学报.2019,41(11)：1397htps:/doi.org/10.13374.issn2095-9389.2018.11.05.004 变性淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制性能 Depressing capability of modified starches in the reverse flotation of quartz from hematite with cationic collectors 工程科学学报.2017,3912：1815htps:1doi.org10.13374.issn2095-9389.2017.12.006 外控电位法浮选分离黄铜矿和辉钼矿 Flotation separation of chalcopyrite and molybdenite by externally controlled potential method 工程科学学报.2019,41(7)：857 https::/1doi.org10.13374j.issn2095-9389.2019.07.003 组合抑制剂CCSL浮选分离PhS、ZnS与单斜Fe1-tS的研究 Floatation separation of galena,sphalerite,and pyrrhotite by combined depressant CCSL 工程科学学报.2017,398：1152 https::doi.org10.13374.issn2095-9389.2017.08.003 一种基于鲁棒随机向量函数链接网络的磨矿粒度集成建模方法 Grinding process particle size modeling method using robust RVFLN-based ensemble learning 工程科学学报.2019.41(1)：67 https://doi.org/10.13374 j.issn2095-9389.2019.01.007 铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学 Non-isothermal reduction kinetics of calcium ferrite and hematite 工程科学学报.2018,40(11：1317htps:/1doi.org10.13374.issn2095-9389.2018.11.005

粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 李东 李正要 印万忠 孙春宝 寇珏 姚金 韩会丽 Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz LI Dong, LI Zheng-yao, YIN Wan-zhong, SUN Chun-bao, KOU Jue, YAO Jin, HAN Hui-li 引用本文: 李东, 李正要, 印万忠, 孙春宝, 寇珏, 姚金, 韩会丽. 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响[J]. 工程科学学报, 2020, 42(5): 586-594. doi: 10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.06.006 LI Dong, LI Zheng-yao, YIN Wan-zhong, SUN Chun-bao, KOU Jue, YAO Jin, HAN Hui-li. Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz[J]. Chinese Journal of Engineering, 2020, 42(5): 586-594. doi: 10.13374/j.issn2095- 9389.2019.06.06.006 在线阅读 View online: https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.06.006 您可能感兴趣的其他文章 Articles you may be interested in 赤铁矿的自载体作用及对浮选的影响 The self-carrier effect of hematite in the flotation 工程科学学报. 2019, 41(11): 1397 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.05.004 变性淀粉在赤铁矿阳离子反浮选脱硅中的抑制性能 Depressing capability of modified starches in the reverse flotation of quartz from hematite with cationic collectors 工程科学学报. 2017, 39(12): 1815 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.12.006 外控电位法浮选分离黄铜矿和辉钼矿 Flotation separation of chalcopyrite and molybdenite by externally controlled potential method 工程科学学报. 2019, 41(7): 857 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.07.003 组合抑制剂CCSL浮选分离PbS、ZnS与单斜Fe1-x S的研究 Floatation separation of galena, sphalerite, and pyrrhotite by combined depressant CCSL 工程科学学报. 2017, 39(8): 1152 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2017.08.003 一种基于鲁棒随机向量函数链接网络的磨矿粒度集成建模方法 Grinding process particle size modeling method using robust RVFLN-based ensemble learning 工程科学学报. 2019, 41(1): 67 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.01.007 铁酸钙与赤铁矿非等温还原动力学 Non-isothermal reduction kinetics of calcium ferrite and hematite 工程科学学报. 2018, 40(11): 1317 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2018.11.005

工程科学学报.第42卷.第5期：586-594.2020年5月 Chinese Journal of Engineering,Vol.42,No.5:586-594,May 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.06.006;http://cje.ustb.edu.cn 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 李 东”，李正要)四，印万忠2，孙春宝》，寇珏)，姚金，韩会丽2) 1)北京科技大学土木与资源工程学院，北京1000832)东北大学资源与土木工程学院，沈阳110819 ☒通信作者，E-mail:zyli0213@ustb.edu.cn 摘要通过浮选试验、DLVO理论计算、聚焦光束反射测量(FBRM)等研究了油酸钠浮选体系下粒度大小对赤铁矿和石英 浮选分离的影响.人工混合矿浮选试验表明，窄粒级粗粒或中等粒级的赤铁矿-石英混合矿(CH&CQ和MH&CQ)的浮选效 果较好，其中CH&CQ和MH&CQ的分选效率分别为85.49%和84.26%，明显高于全粒级混合矿(RH&RQ)的分选效率 74.94%:但窄粒级的细粒赤铁矿-石英混合矿(FH&FQ)的浮选效果则较差，其分选效率只有5498%.浮选动力学试验表明，赤 铁矿的浮选速率和回收率不仅与赤铁矿的粒度有关，还受石英粒度的影响，细粒脉石矿物石英会降低赤铁矿的浮选速率和回 收率.DLVO理论计算表明，当矿浆pH值为9.0时，石英与赤铁矿颗粒间的相互作用力为斥力，此时细粒石英很难“罩盖”在赤 铁矿表面并通过这种“直接作用”的方式抑制赤铁矿浮选，这也与聚焦光束反射测量(FBRM)的测定结果基本一致；颗粒-气 泡碰撞分析表明，在浮选过程中细粒石英可能通过“边界层效应”"的方式跟随气泡升浮（夹带作用），影响赤铁矿颗粒与气泡间 的碰撞及黏附，从而降低了赤铁矿的浮选速率和回收率. 关键词赤铁矿；石英：浮选分离：粒度：DLVO理论 分类号TD923 Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz LI Dong.LI Zheng-yao.YIN Wan-zhong?.SUN Chun-bao,KOU Jue,YAO Jin),HAN Hui-l) 1)School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)School of Resources and Civil Engineering,Northeastern University,Shenyang 110819,China Corresponding author,E-mail:zyli0213@ustb.edu.cn ABSTRACT Generally,the flotation performance of mineral particles in a wide size range is usually poor,which can be attributed to the high reagent consumptions and low floatability differences between valuable and gangue minerals.Classification flotation is an effective method for improving the flotation efficiency of particles in a wide size range and is commonly used for coal slime.However, for refractory iron ores,the literature on the relative technology and basic theory of classification flotation,which are necessary and beneficial for the effective utilization of refractory iron ore resources,is scarce.In this study,flotation tests,DLVO theory calculations, and focused beam reflectance measurement(FBRM)particle size analysis were used to analyze the effect of particle size distribution on the flotation separation of hematite and quartz in the sodium oleate system.The flotation results of artificial mixtures show that the flotation performance of coarse or medium hematite-quartz mixture(such as CH&CQ and MH&CQ)with a narrow size range is better than that of the wide size range mixtures.The separation efficiency of CH&CQ and MH&CQ is 85.49%and 84.26%,respectively, which is higher than that of the wide size range mixtures(74.94%).However,the separation efficiency of fine hematite-quartz mixture with a narrow size range (FH&FQ)decreases to 54.98%.The flotation kinetic tests demonstrate that the flotation rate and recovery of hematite are not only related to the particle size of hematite but also influenced by the particle size of quartz.The fine quartz particles 收稿日期：2019-06-06 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51904020)：中国博士后科学基金资助项目(2019M660466):中央高校基本科研业务费资助项目 (FRF-TP-18-082A1)

粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 李    东1)，李正要1) 苣，印万忠2)，孙春宝1)，寇    珏1)，姚    金2)，韩会丽2) 1) 北京科技大学土木与资源工程学院, 北京 100083    2) 东北大学资源与土木工程学院, 沈阳 110819 苣通信作者，E-mail: zyli0213@ustb.edu.cn 摘    要    通过浮选试验、DLVO 理论计算、聚焦光束反射测量（FBRM）等研究了油酸钠浮选体系下粒度大小对赤铁矿和石英 浮选分离的影响. 人工混合矿浮选试验表明，窄粒级粗粒或中等粒级的赤铁矿−石英混合矿（CH&CQ 和 MH&CQ）的浮选效 果较好，其中 CH&CQ 和 MH&CQ 的分选效率分别为 85.49% 和 84.26%，明显高于全粒级混合矿（RH&RQ）的分选效率 74.94%；但窄粒级的细粒赤铁矿−石英混合矿（FH&FQ）的浮选效果则较差，其分选效率只有 54.98%. 浮选动力学试验表明，赤 铁矿的浮选速率和回收率不仅与赤铁矿的粒度有关，还受石英粒度的影响，细粒脉石矿物石英会降低赤铁矿的浮选速率和回 收率. DLVO 理论计算表明，当矿浆 pH 值为 9.0 时，石英与赤铁矿颗粒间的相互作用力为斥力，此时细粒石英很难“罩盖”在赤 铁矿表面并通过这种“直接作用”的方式抑制赤铁矿浮选，这也与聚焦光束反射测量（FBRM）的测定结果基本一致；颗粒−气 泡碰撞分析表明，在浮选过程中细粒石英可能通过“边界层效应”的方式跟随气泡升浮（夹带作用），影响赤铁矿颗粒与气泡间 的碰撞及黏附，从而降低了赤铁矿的浮选速率和回收率. 关键词    赤铁矿；石英；浮选分离；粒度；DLVO 理论 分类号    TD923 Effect of particle size on flotation separation of hematite and quartz LI Dong1) ，LI Zheng-yao1) 苣 ，YIN Wan-zhong2) ，SUN Chun-bao1) ，KOU Jue1) ，YAO Jin2) ，HAN Hui-li2) 1) School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110819, China 苣 Corresponding author, E-mail: zyli0213@ustb.edu.cn ABSTRACT    Generally, the flotation performance of mineral particles in a wide size range is usually poor, which can be attributed to the  high  reagent  consumptions  and  low  floatability  differences  between  valuable  and  gangue  minerals.  Classification  flotation  is  an effective method for improving the flotation efficiency of particles in a wide size range and is commonly used for coal slime. However, for  refractory  iron  ores,  the  literature  on  the  relative  technology  and  basic  theory  of  classification  flotation,  which  are  necessary  and beneficial for the effective utilization of refractory iron ore resources, is scarce. In this study, flotation tests, DLVO theory calculations, and focused beam reflectance measurement (FBRM) particle size analysis were used to analyze the effect of particle size distribution on the  flotation  separation  of  hematite  and  quartz  in  the  sodium  oleate  system.  The  flotation  results  of  artificial  mixtures  show  that  the flotation performance of coarse or medium hematite–quartz mixture (such as CH&CQ and MH&CQ) with a narrow size range is better than  that  of  the  wide  size  range  mixtures.  The  separation  efficiency  of  CH&CQ  and  MH&CQ  is  85.49% and  84.26%,  respectively, which is higher than that of the wide size range mixtures (74.94%). However, the separation efficiency of fine hematite–quartz mixture with a narrow size range (FH&FQ) decreases to 54.98%. The flotation kinetic tests demonstrate that the flotation rate and recovery of hematite are not only related to the particle size of hematite but also influenced by the particle size of quartz. The fine quartz particles 收稿日期: 2019−06−06 基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51904020）；中国博士后科学基金资助项目（2019M660466）；中央高校基本科研业务费资助项目 （FRF-TP-18-082A1） 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期：586−594，2020 年 5 月 Chinese Journal of Engineering, Vol. 42, No. 5: 586−594, May 2020 https://doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.06.06.006; http://cje.ustb.edu.cn

李东等：粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 587 could reduce the hematite flotation rate and recovery.The DLVO theory calculations demonstrate that the interaction energies between hematite and quartz are repulsive,indicating that fine quartz particles scarcely cover the hematite surface to depress floatability,which is consistent with the FBRM results.The bubble-particle collision analysis indicates that the collision between hematite and bubbles might be influenced by the "boundary layer"effects of fine quartz particles,resulting in the decreased bubble-particle efficiency of collision and attachment,which may explain the decrease in hematite flotation rate and recovery. KEY WORDS hematite;quartz;flotation separation:particle size;DLVO theory 我国的铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的 研究对象，系统地对比了宽粒级和窄粒级人工混 特点，其中相当比例的铁矿石矿物组成复杂、嵌 合矿的浮选分离效果，从浮选动力学、颗粒间相互 布粒度不均匀，导致其碎磨处理后的浮选物料 作用、颗粒-气泡碰撞分析等方面探索了石英粒度 一般粒级较宽-)一般来说细粒矿物的表面活性 对赤铁矿浮选的影响机理，旨在研究赤铁矿-石英 更高且在矿浆中的弥散度更好，因此当入浮物料 浮选分离过程中的粒度效应，为分级浮选工艺应 的粒级过宽时，药剂会优先吸附于细粒矿物的表 用于铁矿石分选提供一定的理论依据 面，从而很难有效地作用于粗粒矿物同时对 1 试验材料与方法 于矿物组成复杂的矿石来说，粒级过宽还可能导 致“难浮矿物”的宜浮粒级与“易浮矿物”的难浮粒 1.1试验材料 级（粒度过粗或过细）具有相似的可浮性，此外宽 试验所用矿样（赤铁矿和石英）取自辽宁鞍山地 粒级的物料还更容易发生细粒脉石矿物在粗粒目 区，经过破碎一手选除杂一磨矿一摇床等处理后得 的矿物表面的“黏附罩盖”等现象，增大矿物间浮 到纯度较高的赤铁矿和石英，然后通过标准筛湿筛 选分离的难度6]总的来说，浮选入料的粒级过 的方法制得-106、-106+74、-74+38和-38m四个 宽会从多方面对浮选的分选指标及效率产生不利 粒级.为方便表述，RH(全粒级)、CH(粗粒级)、 影响 MH(中等粒级)、FH(细粒级)分别表示粒级为 分级浮选是指对磨矿后的产品进行分级，按 -106、-106+74、-74+38、-38m的赤铁矿；同理， 矿石粒度分成粗、细等几部分分别进行浮选，其中 粒级为-106、-106+74、-74+38、-38m的石英分 不同粒级矿物可以根据各自的浮选特性得到优 别用RQ(全粒级)、CQ(粗粒级)、MQ(中等粒 化，该工艺能够在一定程度上减弱浮选过程中物 级)、FQ(细粒级)表示.X射线衍射和化学多元素 料粒级过宽所带来的不利影响？].目前分级浮选 分析结果分别如图1和表1所示，可以看出赤铁矿 工艺在煤泥分选中的应用较为常见，但大多数研 和石英的纯度分别在95%和99%以上，满足试验 究主要是关于分级设备选择、分级粒度确定等工 的要求.不同粒级矿样的粒度分布特性由激光粒 艺流程参数方面的内容，而在基础理论方面则相 度仪(Mastersizer3000)测得，其中Dso表示粒径小 对欠缺3切鉴于此，本文主要针对复杂难选铁矿 于D50的颗粒数占总颗粒数的50%时所对应的颗 石碎磨物料粒级过宽的问题，以赤铁矿和石英为 粒粒径，结果如图2所示 5000 140000 (a) (b) 120000 4000 △Quartz ☆Hematite 100000 23000 80000 2000 60000 40000 000 20000 0 0 0 1020 30 4050 60 708090 0102030405060708090 2) 28M) 图1赤铁矿和石英的X射线衍射图.(a)赤铁矿：(b)石英 Fig.I X-ray diffraction spectra of hematite and quartz:(a)hematite;(b)quartz

could reduce the hematite flotation rate and recovery. The DLVO theory calculations demonstrate that the interaction energies between hematite and quartz are repulsive, indicating that fine quartz particles scarcely cover the hematite surface to depress floatability, which is consistent with the FBRM results. The bubble–particle collision analysis indicates that the collision between hematite and bubbles might be influenced by the “boundary layer” effects of fine quartz particles, resulting in the decreased bubble–particle efficiency of collision and attachment, which may explain the decrease in hematite flotation rate and recovery. KEY WORDS    hematite；quartz；flotation separation；particle size；DLVO theory 我国的铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的 特点，其中相当比例的铁矿石矿物组成复杂、嵌 布粒度不均匀，导致其碎磨处理后的浮选物料 一般粒级较宽[1−2] . 一般来说细粒矿物的表面活性 更高且在矿浆中的弥散度更好，因此当入浮物料 的粒级过宽时，药剂会优先吸附于细粒矿物的表 面，从而很难有效地作用于粗粒矿物[3−5] . 同时对 于矿物组成复杂的矿石来说，粒级过宽还可能导 致“难浮矿物”的宜浮粒级与“易浮矿物”的难浮粒 级（粒度过粗或过细）具有相似的可浮性，此外宽 粒级的物料还更容易发生细粒脉石矿物在粗粒目 的矿物表面的“黏附罩盖”等现象，增大矿物间浮 选分离的难度[6−8] . 总的来说，浮选入料的粒级过 宽会从多方面对浮选的分选指标及效率产生不利 影响. 分级浮选是指对磨矿后的产品进行分级，按 矿石粒度分成粗、细等几部分分别进行浮选，其中 不同粒级矿物可以根据各自的浮选特性得到优 化，该工艺能够在一定程度上减弱浮选过程中物 料粒级过宽所带来的不利影响[9−12] . 目前分级浮选 工艺在煤泥分选中的应用较为常见，但大多数研 究主要是关于分级设备选择、分级粒度确定等工 艺流程参数方面的内容，而在基础理论方面则相 对欠缺[13−14] . 鉴于此，本文主要针对复杂难选铁矿 石碎磨物料粒级过宽的问题，以赤铁矿和石英为 研究对象，系统地对比了宽粒级和窄粒级人工混 合矿的浮选分离效果，从浮选动力学、颗粒间相互 作用、颗粒−气泡碰撞分析等方面探索了石英粒度 对赤铁矿浮选的影响机理，旨在研究赤铁矿−石英 浮选分离过程中的粒度效应，为分级浮选工艺应 用于铁矿石分选提供一定的理论依据. 1    试验材料与方法 1.1    试验材料 试验所用矿样（赤铁矿和石英）取自辽宁鞍山地 区，经过破碎—手选除杂—磨矿—摇床等处理后得 到纯度较高的赤铁矿和石英，然后通过标准筛湿筛 的方法制得−106、−106+74、−74+38 和−38 μm 四个 粒级. 为方便表述，RH（全粒级）、CH （粗粒级）、 MH（中等粒级 ）、 FH（细粒级 ）分别表示粒级为 −106、−106+74、−74+38、−38 μm 的赤铁矿；同理， 粒级为−106、−106+74、−74+38、−38 μm 的石英分 别用 RQ（全粒级）、 CQ （粗粒级）、MQ（中等粒 级）、FQ （细粒级）表示. X 射线衍射和化学多元素 分析结果分别如图 1 和表 1 所示，可以看出赤铁矿 和石英的纯度分别在 95% 和 99% 以上，满足试验 的要求. 不同粒级矿样的粒度分布特性由激光粒 度仪（Mastersizer 3000）测得，其中 D50 表示粒径小 于 D50 的颗粒数占总颗粒数的 50% 时所对应的颗 粒粒径，结果如图 2 所示. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1000 2000 3000 4000 5000 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ Intensity (cts) 2θ/(°) ☆ Hematite (a) 2θ/(°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 (b) △ △ △ △ △ △△ △ △ △ △ Intensity (cts) △ Quartz 图 1    赤铁矿和石英的 X 射线衍射图. （a） 赤铁矿；（b） 石英 Fig.1    X-ray diffraction spectra of hematite and quartz: (a) hematite; (b) quartz 李    东等： 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 · 587 ·

588 工程科学学报，第42卷，第5期 表1单矿物化学多元素分析结果（质量分数） Table 1 Chemical element analysis results of single minerals Minerals TFe FeO SiO2 Al203 Mgo CaO Hematite 68.17 0.43 1.65 0.28 0.04 0.08 0.02 0.05 Quartz 0.02 一 99.22 0.04 0.05 一 一 100F 100 (a) (b) 80 FH(D=9.36μm) 80 FQ(D=9.25μm) MH(D=58.9μm) MQ(Ds0=60.4m) CH(Dso=78.1 um) CQ(D3o=87.1 um) 60 RH(Dso=56.5 jm) 60 RQ(Dso=55.8μm) 40 0 20 20 0 01 10 100 0.1 10 100 Particle size/um Particle size/μm 图2矿物粒度的累积分布曲线.(a)赤铁矿：(b)石英 Fig.2 Cumulative particle distributions of minerals:(a)hematite;(b)quartz 1.2试验方法 图3所示 1.2.1浮选试验 1.2.2分选效率 赤铁矿-石英人工混合矿的浮选分离试验在Denver 分选效率是反映选矿工艺过程的综合性指标， 浮选机上进行，每次称取100g混合矿样（赤铁矿 当无分选作用时，其数值为0：当分选效果最理想时， 与石英的质量比为3：2)置于1.5L的浮选槽内并 其数值为100%，本文中采用的分选效率公式如下： 加入适量去离子水，浮选机转速设为1000rmin, E= 搅拌2min后按照试验要求依次加入pH调整剂、 % (1) 捕收剂，每次加药后均调浆3min,最后在浮选机 其中，ε为回收率，y为精矿产率，α为原矿品位， 中充人空气（充气量为5Lmin)后浮选刮泡5min. 月为目的矿物中有用组分的品位问 所得的泡沫产品和槽内产品分别烘干、称重、化 1.2.3动电位测试 验、计算品位与回收率，浮选原理及药剂制度如 首先将待测矿物磨细至5m左右，每次称取 ☐Concentrate o Valuable minerals Ore samples O Gangue minerals pH regulator Collector ☐Tailings Concentrate Tailings 图3赤铁矿-石英混合矿浮选分离原理和药剂制度示意图 Fig.3 Schematic of the flotation separation principle and reagent regime for hematite-quartz mixtures

1.2    试验方法 1.2.1    浮选试验 赤铁矿−石英人工混合矿的浮选分离试验在Denver 浮选机上进行，每次称取 100 g 混合矿样（赤铁矿 与石英的质量比为 3∶2）置于 1.5 L 的浮选槽内并 加入适量去离子水，浮选机转速设为 1000 r·min−1 ， 搅拌 2 min 后按照试验要求依次加入 pH 调整剂、 捕收剂，每次加药后均调浆 3 min，最后在浮选机 中充入空气（充气量为 5 L·min−1）后浮选刮泡 5 min. 所得的泡沫产品和槽内产品分别烘干、称重、化 验、计算品位与回收率，浮选原理及药剂制度如 图 3 所示. 1.2.2    分选效率 分选效率是反映选矿工艺过程的综合性指标， 当无分选作用时，其数值为 0；当分选效果最理想时， 其数值为 100%，本文中采用的分选效率公式如下： E = ε−γ 1−α/βx % （1） 其中， ε 为回收率， γ 为精矿产率，α 为原矿品位， βx 为目的矿物中有用组分的品位[15] . 1.2.3    动电位测试 首先将待测矿物磨细至 5 μm 左右，每次称取 表 1 单矿物化学多元素分析结果（质量分数） Table 1  Chemical element analysis results of single minerals % Minerals TFe FeO SiO2 Al2O3 MgO CaO P S Hematite 68.17 0.43 1.65 0.28 0.04 0.08 0.02 0.05 Quartz 0.02 — 99.22 0.04 — 0.05 — — 0.1 1 10 100 0 20 40 60 80 100 Cumulative particle distribution/ % Particle size/μm FH(D50=9.36 μm) MH(D50=58.9 μm) CH(D50=78.1 μm) RH(D50=56.5 μm) (a) FQ(D50=9.25 μm) MQ(D50=60.4 μm) CQ(D50=87.1 μm) RQ(D50=55.8 μm) Cumulative particle distribution/ % 0.1 1 10 100 0 20 40 60 80 100 Particle size/μm (b) 图 2    矿物粒度的累积分布曲线. （a） 赤铁矿；（b） 石英 Fig.2    Cumulative particle distributions of minerals: (a) hematite; (b) quartz Tailings Valuable minerals Gangue minerals Concentrate Concentrate Tailings Ore samples pH regulator Collector 图 3    赤铁矿−石英混合矿浮选分离原理和药剂制度示意图 Fig.3    Schematic of the flotation separation principle and reagent regime for hematite–quartz mixtures · 588 · 工程科学学报，第 42 卷，第 5 期

李东等：粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 589· 100mg置于烧杯中并加入100mL去离子水，按照 矿浆中颗粒（絮团）的粒径分布等进行测定 试验要求调节矿浆pH值并加入适量药剂，经过磁 2结果与讨论 力搅拌器搅拌一定时间后，吸取适量的矿浆悬浮 液通过Zeta电位分析仪(Nano ZS-90)进行矿物（赤 2.1粒度对赤铁矿-石英混合矿浮选分离的影响 铁矿和石英)的动电位测量 首先探索了粒度的大小和分布对赤铁矿-石 1.2.4聚焦光束反射测量(FBRM)分析 英人工混合矿浮选分离的影响，不同粒度组成的 聚焦光束反射测量技术(Focused beam reflectance 赤铁矿-石英混合矿的精矿铁品位、铁回收率及 measurement,,FBRM)能在高浓度且不透明的溶液 分选效率如图5所示，其中分选效率是依据式(1) 体系中对颗粒粒径及颗粒数目进行实时在线地测 计算得到的.从图5中可以看出，全粒级人工混合 量6-7FBRM的测量系统如图4所示，本试验采 矿RH&RQ的分选效率为74.94%，当脉石矿物为 用的FBRM设备型号为Mettler Toledo G400,试验 粗粒石英(CQ)时，CH&CQ和MH&CQ的分选效 过程中首先将2g矿样置于烧杯中并加入200mL 率分别为85.49%和84.26%.均高于RH&RQ的分 去离子水，然后按照试验要求通过FBRM探头对 选效率(74.94%).而FH&C0的分选效率(71.06%) Mechanical agitator Laptop FBRM probe 88 回国▣■▣■@▣ Mineral particles suspension FBRM base Unit Clamp holder Clamp holder 图4聚焦光束反射测量系统示意图 Fig.4 Schematic of the focused beam reflectance measurement(FBRM)system 110 Concentrate recovery 100 Concentrate grade Separation efficiency % 70 40 RH&RO CH&CQ MH&CQ FH&CQ CH&FQ MH&FQ FH&FQ Particle size distribution of hematite-quartz mixture 图5粒度对赤铁矿-石英混合矿浮选分离的影响(pH,9.0:油酸钠.每吨400g) Fig.5 Influence of particle size on the separation of hematite and quartz (pH,9.0,sodium oleate,400 g per ton)

100 mg 置于烧杯中并加入 100 mL 去离子水，按照 试验要求调节矿浆 pH 值并加入适量药剂，经过磁 力搅拌器搅拌一定时间后，吸取适量的矿浆悬浮 液通过 Zeta 电位分析仪（Nano ZS-90）进行矿物（赤 铁矿和石英）的动电位测量. 1.2.4    聚焦光束反射测量（FBRM）分析 聚焦光束反射测量技术（Focused beam reflectance measurement，FBRM）能在高浓度且不透明的溶液 体系中对颗粒粒径及颗粒数目进行实时在线地测 量[16−17] . FBRM 的测量系统如图 4 所示，本试验采 用的 FBRM 设备型号为 Mettler Toledo G400，试验 过程中首先将 2 g 矿样置于烧杯中并加入 200 mL 去离子水，然后按照试验要求通过 FBRM 探头对 矿浆中颗粒（絮团）的粒径分布等进行测定. 2    结果与讨论 2.1    粒度对赤铁矿−石英混合矿浮选分离的影响 首先探索了粒度的大小和分布对赤铁矿−石 英人工混合矿浮选分离的影响，不同粒度组成的 赤铁矿−石英混合矿的精矿铁品位、铁回收率及 分选效率如图 5 所示，其中分选效率是依据式（1） 计算得到的. 从图 5 中可以看出，全粒级人工混合 矿 RH&RQ 的分选效率为 74.94%，当脉石矿物为 粗粒石英（CQ）时，CH&CQ 和 MH&CQ 的分选效 率分别为 85.49% 和 84.26%，均高于 RH&RQ 的分 选效率（74.94%），而 FH&CQ 的分选效率（71.06%） FBRM base Unit Laptop Clamp holder Clamp holder FBRM probe Mechanical agitator Mineral particles suspension 图 4    聚焦光束反射测量系统示意图 Fig.4    Schematic of the focused beam reflectance measurement (FBRM) system RH&RQ CH&CQ MH&CQ FH&CQ CH&FQ MH&FQ FH&FQ 40 50 60 70 80 90 100 110 Various corresponding percentage/% Concentrate recovery Concentrate grade Separation efficiency Particle size distribution of hematite-quartz mixture 图 5    粒度对赤铁矿−石英混合矿浮选分离的影响（pH，9.0；油酸钠，每吨 400 g） Fig.5    Influence of particle size on the separation of hematite and quartz (pH, 9.0; sodium oleate, 400 g per ton) 李    东等： 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 · 589 ·