作者簡(jiǎn)介

印萬忠

東北大學(xué)、福州大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，福建省閩江學(xué)者特聘教授，遼寧省青年骨干教師，遼寧省礦物加工技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，遼寧省百千萬人才工程“百”人層次人選，福建省首批國土資源專業(yè)技術(shù)帶頭人。兼任中國有色金屬學(xué)會(huì)第六、七、八屆選礦學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、中國礦業(yè)聯(lián)合會(huì)第四、五、六屆選礦學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，遼寧省高層次科技專家?guī)鞂＜?、《金屬礦山》雜志編委。主要從事礦物浮選理論與技術(shù)、復(fù)雜多金屬礦高效分離和礦物材料等教學(xué)與科研工作。主持國家級(jí)、省部級(jí)等各類項(xiàng)目40余項(xiàng)。主編出版專著17部，譯著1部，參編專著12部。在國內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文700余篇，被SCI檢索收錄200余篇。入選斯坦福大學(xué)和愛思唯爾全球前2%頂尖科學(xué)家“終身影響力”榜單。獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)6項(xiàng)，二等獎(jiǎng)4項(xiàng)。獲授權(quán)國家發(fā)明專利27項(xiàng)。

引用格式

印萬忠,張西山,馬英強(qiáng),等.椰油酰甘氨酸鈉對(duì)菱鐵礦與赤鐵礦的浮選分離影響研究[J/OL].金屬礦山,1-11[2025-07-02].http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1055.TD.20250618.1730.009.html.

摘要

為了解決含碳酸鹽赤鐵礦石分選指標(biāo)不理想的問題，以菱鐵礦和赤鐵礦為研究對(duì)象、椰油酰甘氨酸鈉+油酸鈉（SCG+NaOL）為組合捕收劑，開展了高效浮選分離菱鐵礦與赤鐵礦的系統(tǒng)浮選試驗(yàn)研究。并通過接觸角測(cè)試、Zeta電位測(cè)試、紅外光譜分析、表面張力測(cè)試和吸附量測(cè)試揭示了復(fù)配藥劑與礦物的作用機(jī)理。浮選試驗(yàn)結(jié)果表明：組合捕收劑椰油酰甘氨酸鈉+油酸鈉（質(zhì)量比為7∶1）對(duì)菱鐵礦具有良好的可浮性，對(duì)赤鐵礦的可浮性較差；在pH=7、椰油酰甘氨酸鈉+油酸鈉用量為100 mg/L條件下處理人工混合礦（菱鐵礦與赤鐵礦質(zhì)量比1∶4），可獲得FeO含量為44.07%、菱鐵礦回收率為71.92%的泡沫產(chǎn)品，分離指數(shù)為6.71，相較于淀粉—油酸鈉體系，菱鐵礦FeO品位和回收率分別提高了6.14個(gè)和32.10個(gè)百分比。機(jī)理分析表明，SCG與NaOL復(fù)配后可顯著提升SCG的溶解性，SCG+NaOL與2種礦物作用后，可顯著提升菱鐵礦的疏水性和赤鐵礦的親水性。同時(shí)，與淀粉+NaOL體系相比，SCG+NaOL藥劑制度簡(jiǎn)單，可顯著提升菱鐵礦與赤鐵礦浮選分離的選擇性。

研究背景

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱型產(chǎn)業(yè)，鐵礦石是鋼鐵生產(chǎn)的主要原料。中國是鐵礦石資源大國和生產(chǎn)大國，資源總量和生產(chǎn)量均居世界前列。受資源稟賦影響，我國年產(chǎn)鐵精礦與鋼鐵業(yè)的需求嚴(yán)重失衡，入爐礦石大量依賴進(jìn)口，對(duì)外依存度甚至超過70%。因此，發(fā)展貧雜細(xì)難選鐵礦石資源開發(fā)利用技術(shù)具有重要的戰(zhàn)略意義。

針對(duì)碳酸鹽型赤鐵礦石，楊斌等發(fā)現(xiàn)，優(yōu)先浮選菱鐵礦再反浮選脫硅，可獲得鐵品位65.67%、回收率60.32%的優(yōu)質(zhì)鐵精礦。對(duì)于復(fù)雜難選碳酸鹽型赤鐵礦石，東北大學(xué)相關(guān)課題組雖然提出了分步浮選新工藝，即第一步在中性條件下正浮選回收菱鐵礦，第二步在高pH值下采用反浮選脫硅工藝回收赤鐵礦，一定程度上能消除菱鐵礦對(duì)反浮選脫硅的不利影響，但第一步正浮選階段，赤鐵礦隨著菱鐵礦上浮，不僅會(huì)影響菱鐵礦回收工藝的高效性，還會(huì)影響后續(xù)反浮選階段的精礦指標(biāo)。因此，優(yōu)化第一步正浮選回收菱鐵礦的效果具有重要意義。

目前，業(yè)界對(duì)該階段菱鐵礦浮選高效性研究的關(guān)注度不夠，特別是關(guān)于菱鐵礦浮選選擇性捕收劑的研究較少。研究發(fā)現(xiàn)，相較于油酸鈉，酰氨基羧酸捕收劑對(duì)碳酸鹽類（菱錳礦）礦物具有更高的浮選分離效率。椰油酰甘氨酸鈉（SCG）是一種新型陰離子型氨基酸類表面活性劑，含有羧基和酰胺基，狀態(tài)穩(wěn)定、鹽含量低，具有出色的發(fā)泡性能，但部分椰油酰甘氨酸鈉以椰油酰甘氨酸的形式存在，導(dǎo)致溶解度下降。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，SCG與NaOL進(jìn)行復(fù)配可提升其浮選性能。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（編號(hào)：52374259）的支持下，印萬忠教授團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開展了NaOL與SCG復(fù)配對(duì)菱鐵礦與赤鐵礦浮選分離的影響及影響機(jī)理研究，以期菱鐵礦與赤鐵礦的浮選分離實(shí)踐提供理論依據(jù)。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)圖展示

圖1 NaOL用量試驗(yàn)結(jié)果

圖2 不添加淀粉情況下的pH值試驗(yàn)結(jié)果

圖3 添加淀粉情況下的pH試驗(yàn)結(jié)果

圖4 淀粉用量試驗(yàn)結(jié)果

圖5 SCG用量試驗(yàn)結(jié)果

圖6 pH值對(duì)菱鐵礦與赤鐵礦可浮性的影響

圖7 SCG+NaOL用量試驗(yàn)結(jié)果

圖8 pH值對(duì)菱鐵礦與赤鐵礦可浮性的影響

表1 人工混合礦浮選分離試驗(yàn)結(jié)果

表2 菱鐵礦和赤鐵礦與不同藥劑作用后的接觸角

圖9 不同捕收劑不同濃度下溶液的表面張力

表3 不同藥劑在菱鐵礦和赤鐵礦表面的吸附量

（a）菱鐵礦

（b）赤鐵礦

圖10 不同藥劑作用前后菱鐵礦與赤鐵礦的Zeta電位

（a）作用前

（b）作用后

圖11 藥劑作用前后菱鐵礦和赤鐵礦的紅外光譜

研究結(jié)論

（1）純礦物可浮性試驗(yàn)和人工混合礦浮選試驗(yàn)表明，在復(fù)配藥劑SCG+NaOL用量100 mg/L、礦漿pH = 7的條件下，菱鐵礦與赤鐵礦間的可浮性差異較大，可以實(shí)現(xiàn)菱鐵礦與赤鐵礦的高效分離。

（2）接觸角、表面張力、吸附量和Zeta電位以及紅外光譜分析表明，SCG與NaOL復(fù)配可顯著提升SCG的溶解性，SCG+NaOL可大大提升菱鐵礦的疏水性，同時(shí)提升赤鐵礦的親水性。與淀粉+NaOL體系相比，SCG+NaOL藥劑制度簡(jiǎn)單，且能顯著提升菱鐵礦與赤鐵礦浮選分離的選擇性。

（3）本研究?jī)H對(duì)含菱鐵礦及赤鐵礦的復(fù)雜難選鐵礦石分步浮選流程的第一步開展了試驗(yàn)，后續(xù)將開展整個(gè)流程研究，為此類礦石的工業(yè)化開發(fā)利用提供參考依據(jù)。

利用提供參考依據(jù)。

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國百強(qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學(xué)文摘（CA）、美國劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

供稿：楊 婷

編排：余思晨

審核：王小兵

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