鋼鐵材料在國家安全和國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要地位，然而隨著鐵礦資源的持續(xù)開采，礦石開采品位逐漸降低，礦物嵌布粒度越來越細(xì)，同時(shí)礦物組成復(fù)雜共生和伴生組分較多，這導(dǎo)致分選困難的問題日益嚴(yán)重，合理開發(fā)利用鐵礦石資源已然成為一個(gè)迫在眉睫的課題。石英是鐵礦石中常見的脈石礦物，因而“提鐵降硅”對鐵礦石的浮選至關(guān)重要。實(shí)踐證明反浮選技術(shù)是獲得高質(zhì)量鐵精礦的有效手段之一；捕收劑在浮選中起到關(guān)鍵的作用，其中脂肪酸及其改性類捕收劑是鐵礦石捕收劑中最重要的種類，具有捕收能力強(qiáng)、藥劑成本低、綠色無毒等優(yōu)點(diǎn)；但脂肪酸類捕收劑存在碳鏈較長、水溶性差、低溫或常溫條件下易沉淀析出、選擇性較差、藥劑用量高等缺陷，嚴(yán)重阻礙鐵礦石陰離子反浮選工藝的發(fā)展。

目前，一般采用組合用藥和捕收劑極性基改性兩種措施來提高捕收劑的浮選性能，增大目標(biāo)礦物與脈石礦物間浮游差。組合用藥能夠加強(qiáng)不同分子結(jié)構(gòu)及官能團(tuán)作用，發(fā)揮藥劑的協(xié)同效應(yīng)。通過對脂肪酸類藥劑極性基進(jìn)行改性，研制出鹵代脂肪酸、磺化脂肪酸、酰胺基脂肪酸、羧基脂肪酸、羥基脂肪酸等脂肪酸類衍生物，改善了藥劑的分散性及選擇性，降低了藥劑對溫度的敏感性，同時(shí)兩個(gè)極性基間的協(xié)同作用也更有利于捕收劑分子以螯合的方式吸附在礦物表面上，有效提高了藥劑的選別效果。

油酸乙酯是一種典型的非離子型表面活性劑，來源廣泛，價(jià)格較為低廉。相關(guān)研究表明，當(dāng)非離子型表面活性劑與捕收劑組合進(jìn)行浮選時(shí)，它們可以共同吸附在礦物表面上，從而形成協(xié)同效應(yīng)，提高捕收劑的吸附效率。本文在以油酸鈉為捕收劑的脫硅浮選體系中，探究油酸乙酯增強(qiáng)石英的脫除機(jī)制，并驗(yàn)證油酸乙酯在赤鐵礦反浮選中的脫硅作用，以期為提高鐵礦石綜合利用效率提供新的思路。

1、試驗(yàn)礦樣

試驗(yàn)所用石英取自大連莊河石英砂廠，塊狀石英經(jīng)手選、粗碎、磨礦和水篩處理后，獲得0.074——0.037μm粒級產(chǎn)品，烘干后作為石英純礦物礦樣。試驗(yàn)所用赤鐵礦取自鞍鋼調(diào)軍臺選礦廠，塊狀赤鐵礦經(jīng)顎式破碎機(jī)、濕式球磨機(jī)碎磨后搖床分選得到鐵精礦，最后通過水篩獲得0.074——0.037μm粒級產(chǎn)品，烘干后作為赤鐵礦純礦物礦樣。表1、表2分別為石英和赤鐵礦純礦物的化學(xué)成分分析結(jié)果。石英和赤鐵礦純礦物XRD分析結(jié)果如圖1所示。

由表1可知，石英純礦物樣品中SiO2含量為98.37%,樣品中含有少量Al、Mg及其他微量元素，因此石英樣品可視為純礦物，滿足試驗(yàn)要求。由表2可知，赤鐵礦中TFe含量為68.24%,樣品中含有少量Si及其他微量元素，雜質(zhì)含量較少，因而赤鐵礦樣品可視為純礦物。

試驗(yàn)所用礦石為關(guān)寶山鐵礦，具有礦物組成復(fù)雜、嵌布粒度細(xì)、分選難度大等特點(diǎn)。關(guān)寶山選礦廠浮選給礦樣品經(jīng)自然陰干后進(jìn)行混勻縮分取樣，其化學(xué)多元素分析結(jié)果見表3.由表3可知，浮選給礦中Fe含量為52.37%,脈石礦物以含硅礦物為主，SiO2含量為18.36%;其次為含鈣及含鎂礦物，MgO、CaO含量分別為5.01%、4.02%.關(guān)寶山選礦廠浮選給礦樣品XRD分析結(jié)果如圖2所示。由

圖2可知，浮選給礦樣品中鐵礦物主要為磁鐵礦、赤鐵礦和菱鐵礦，脈石礦物主要為石英。

2、表面張力測定步驟

表面張力使用Delta-8全自動(dòng)高通量表面張力儀進(jìn)行鉑金環(huán)法測定，設(shè)備試驗(yàn)誤差在3%以內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)將裝有待測礦漿的燒杯置于測量臺上，將鉑金環(huán)懸掛在起降架上，打開軟件調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)將鉑金環(huán)浸入待測液體中，當(dāng)鉑金環(huán)與液面脫離接觸時(shí)即可得到最大拉力值Fmax,并將其轉(zhuǎn)換為液體表面張力值，試驗(yàn)中每個(gè)點(diǎn)重復(fù)測定3次，取平均值作為該條件的表面張力值。

3、表面張力測定結(jié)果

在溶液中形成膠束和降低表面張力是捕收劑的兩種重要性質(zhì)，其中臨界膠團(tuán)濃度（CMC）是衡量藥劑降低表面張力效率的重要指標(biāo)之一，一般來說，CMC值越低，捕收劑的捕收性能越好。本次試驗(yàn)分別測試單一油酸鈉及油酸鈉+油酸乙酯組合藥劑對礦漿表面張力的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3油酸鈉及油酸鈉+油酸乙酯組合藥劑對礦漿表面張力的影響

由圖3可知，微量添加兩種捕收劑均能顯著降低礦漿的表面張力，隨著捕收劑用量的增加，礦漿表面張力均持續(xù)降低。單一油酸鈉藥劑體系下，捕收劑用量為309mg/L時(shí)，礦漿表面張力達(dá)到最低值（23.52mN/m），此后繼續(xù)增大油酸鈉用量不能降低礦漿的表面張力，可以得到25℃時(shí)油酸鈉的臨界膠團(tuán)濃度為309mg/L,最低表面張力（γCMC）為23.52mN/m,這與文獻(xiàn)中報(bào)道的CMC值約為1.03×10-3mol/L（308mg/L）接近。油酸鈉+油酸乙酯組合捕收劑的CMC值為124mg/L,γCMC為22.64mN/m,其CMC值顯著低于單一油酸鈉的CMC值，這表明油酸鈉+油酸乙酯組合捕收劑形成膠團(tuán)的能力更強(qiáng)，疏水性更好。同時(shí)表面張力直接影響浮選過程中氣泡的形成及其穩(wěn)定性，表面張力的降低有利于提高捕收劑溶解性和起泡性能。從圖3還可以看出，油酸鈉+油酸乙酯組合捕收劑在同一CMC下的γCMC也低于單一油酸鈉的γCMC,這表明添加油酸乙酯后的捕收劑降低表面張力的能力更強(qiáng)，氣泡穩(wěn)定性更強(qiáng)，捕收效果更佳。

結(jié)論

通過紅外光譜分析、表面張力測定、接觸角測量等方法探究了油酸乙酯對油酸鈉浮選石英的促進(jìn)作用機(jī)理。結(jié)果表明，油酸乙酯在石英表面幾乎不發(fā)生化學(xué)吸附，但能與油酸鈉通過氫鍵締合，共吸附在石英表面，很大程度上提高了藥劑的吸附穩(wěn)定性，改善了石英表面疏水性，提高了石英的可浮性。