作者簡介

印萬忠

東北大學、福州大學教授，博士生導師，教育部新世紀優(yōu)秀人才，福建省閩江學者特聘教授，遼寧省青年骨干教師，遼寧省礦物加工技術重點實驗室主任，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)技術帶頭人。兼任中國有色金屬學會第六、七、八屆選礦學術委員會委員、中國礦業(yè)聯(lián)合會第四、五、六屆選礦學術委員會委員，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、復雜多金屬礦高效分離和礦物材料等教學與科研工作。主持國家級、省部級等各類項目40余項。主編出版專著17部，譯著1部，參編專著12部。在國內外發(fā)表學術論文700余篇，被SCI檢索收錄200余篇。入選斯坦福大學和愛思唯爾全球前2%頂尖科學家“終身影響力”榜單。獲國家科技進步獎二等獎1項，省部級科技進步獎一等獎6項，二等獎4項。獲授權國家發(fā)明專利27項。

引用格式

印萬忠,張西山,馬英強,等.椰油酰甘氨酸鈉對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不理想的問題，以菱鐵礦和赤鐵礦為研究對象、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)浮選試驗研究。并通過接觸角測試、Zeta電位測試、紅外光譜分析、表面張力測試和吸附量測試揭示了復配藥劑與礦物的作用機理。浮選試驗結果表明：組合捕收劑椰油酰甘氨酸鈉+油酸鈉（質量比為7∶1）對菱鐵礦具有良好的可浮性，對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個和32.10個百分比。機理分析表明，SCG與NaOL復配后可顯著提升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，與淀粉+NaOL體系相比，SCG+NaOL藥劑制度簡單，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)是國民經濟發(fā)展的支柱型產業(yè)，鐵礦石是鋼鐵生產的主要原料。中國是鐵礦石資源大國和生產大國，資源總量和生產量均居世界前列。受資源稟賦影響，我國年產鐵精礦與鋼鐵業(yè)的需求嚴重失衡，入爐礦石大量依賴進口，對外依存度甚至超過70%。因此，發(fā)展貧雜細難選鐵礦石資源開發(fā)利用技術具有重要的戰(zhàn)略意義。

針對碳酸鹽型赤鐵礦石，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)質鐵精礦。對于復雜難選碳酸鹽型赤鐵礦石，東北大學相關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，不僅會影響菱鐵礦回收工藝的高效性，還會影響后續(xù)反浮選階段的精礦指標。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)界對該階段菱鐵礦浮選高效性研究的關注度不夠，特別是關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，導致溶解度下降。同時研究發(fā)現(xiàn)，SCG與NaOL進行復配可提升其浮選性能。

國家自然科學基金項目（編號：52374259）的支持下，印萬忠教授團隊重點開展了NaOL與SCG復配對菱鐵礦與赤鐵礦浮選分離的影響及影響機理研究，以期菱鐵礦與赤鐵礦的浮選分離實踐提供理論依據。

試驗數(shù)據圖展示

圖1 NaOL用量試驗結果

圖2 不添加淀粉情況下的pH值試驗結果

圖3 添加淀粉情況下的pH試驗結果

圖4 淀粉用量試驗結果

圖5 SCG用量試驗結果

圖6 pH值對菱鐵礦與赤鐵礦可浮性的影響

圖7 SCG+NaOL用量試驗結果

圖8 pH值對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結果

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

研究結論

（1）純礦物可浮性試驗和人工混合礦浮選試驗表明，在復配藥劑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，同時提升赤鐵礦的親水性。與淀粉+NaOL體系相比，SCG+NaOL藥劑制度簡單，且能顯著提升菱鐵礦與赤鐵礦浮選分離的選擇性。

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

利用提供參考依據。

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學術論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學術期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學文摘（CA）、美國劍橋科學文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術振興機構數(shù)據庫（JST）等世界著名數(shù)據庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質勘探等領域具有重大學術價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據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)工程技術學科核心期刊第1位；根據中國知網發(fā)布的《中國學術期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學科影響力位居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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