新型捕收剂多胺醚分离铁矿与含铁硅酸盐的基础研究

本课题针对铁矿和含铁硅酸盐矿物分离困难的难题，选取我国典型的含铁硅酸盐矿物作为研究对象。从纯矿物的工艺矿物学入手，运用扫描透射电子显微镜和波普仪查清表面的微结构和晶格特点，由此确定含铁硅酸盐表面微结构状态，晶格组成及缺陷情况，特别是断裂面裸露元素的种类和键合关系。结合多胺醚助溶剂和溶解特性分析，多胺醚中和度与溶液体系活性组分的关系。绘制一系列多胺醚的溶液组分-pH值图，揭示溶液pH值、难免离子、有机酸或无机酸中和度对多胺醚活性组分的作用规律。通过进行纯化分离处理的多胺醚在含铁硅酸盐表面的吸附实验，红外光谱和扫描透射电子显微镜分析含铁硅酸盐表面的多胺醚组分、吸附物、吸附量及牢固程度。建立多胺醚-含铁硅酸盐的吸附作用模型，阐明多胺醚反浮含铁硅酸盐的作用机理。为我国采用阳离子捕收剂反浮选铁矿物中的含铁硅酸盐提供理论支持。

课题针对铁矿和含铁硅酸盐矿物表面性质相似，浮选难以实现两者分离的科学难题，选取酒泉钢铁集团的铁矿作为研究对象。酒泉钢铁集团磁精矿的MLA分析表明：TFe品位仅为52-54%，脉石矿物大多为含铁硅酸盐矿物，传统药剂很难浮选分离，精矿品位难以提高。浮选试验表明：新型捕收剂烷基多胺醚可以较好分选铁矿与石英、碧玉等含铁硅酸盐矿物，可得到TFe品位62-63%的铁精矿。从纯矿物的制备和工艺矿物学分析入手，运用透射电子显微镜对碧玉表面进行成像分析，发现碧玉表面存在多种晶格，两种晶格的间距分别为0.25nm和0.1nm，也有非晶态的结构存在。铁矿与碧玉分离的捕收剂主要以项目组开发的新型高效捕收剂烷基多胺醚，系统研究烷基多胺醚中和物质，中和度对分离效果的影响，并由此确定采用乙酸中和，当中和度为25%时，烷基多胺醚具有最佳的分离铁矿和含铁硅酸盐的效果。而捕收剂的溶液化学研究表明：4<pH<9时捕收剂以二价阳离子为主，静电吸附占主要地位； 9<pH<pHs时二价阳离子成份减少，但可能会形成离子-分子吸附，导致捕收效果很好；pH>pHs时药剂沉淀，捕收作用变差。捕收剂的毒性研究表明：烷基多胺醚属低毒、易降解的物质。.捕收剂吸附热力学分析表明：烷基多胺醚在磁铁矿表面的吸附热为-6.76KJ/mol。小于8.4KJ/mol，说明为物理吸附。而烷基多胺醚与碧玉的吸附焓ΔH=-11.04KJ/mol，介于物理吸附和化学吸附之间，其吸附作用强，这也是采用该药剂从铁矿反浮选除去碧玉的原因。.新药剂烷基多胺醚与传统药剂十二胺的量子化学研究表明：十二胺只有一个键合原子N，其静电荷QN =﹣0.732，而烷基多胺醚有三个键合原子N、N*、O ，静电荷分别为QN =﹣0.778、QN*=﹣0.723、QO =﹣0.459，静电荷越多越易与矿物表面发生键合作用，说明烷基多胺醚更易于与矿物表面作用，捕收能力更强；烷基多胺醚阳离子Δε=﹣7.1317比十二胺阳离子Δε=﹣10.0745负值小，说明烷基多胺醚阳离子稳定性更低，反应活性高，捕收能力更强。.理论研究表明，新型捕收剂烷基多胺醚在碧玉表面的吸附介于物理吸附和化学吸附之间，比在磁铁矿表面的吸附作用（为物理吸附）强；烷基多胺醚有三个键合原子，比传统捕收剂十二胺（只有一个键合原子）对含铁硅酸盐的捕收作用更强，所以新型捕收剂烷基多胺醚对磁铁矿与碧玉的浮选分