鋼鐵材料在國(guó)家安全和國(guó)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(kāi)采，礦石開(kāi)采品位逐漸降低，礦物嵌布粒度越來(lái)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(wèn)題日益嚴(yán)重，合理開(kāi)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(jiàn)的脈石礦物，因而“提鐵降硅”對(duì)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(wú)毒等優(yōu)點(diǎn)；但脂肪酸類捕收劑存在碳鏈較長(zhǎng)、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(lái)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(guò)對(duì)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(duì)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(lái)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(jí)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(tái)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(guò)水篩獲得0.074——0.037μm粒級(jí)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(jiàn)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(cè)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(cè)定，設(shè)備試驗(yàn)誤差在3%以內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)將裝有待測(cè)礦漿的燒杯置于測(cè)量臺(tái)上，將鉑金環(huán)懸掛在起降架上，打開(kāi)軟件調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)將鉑金環(huán)浸入待測(cè)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(cè)定3次，取平均值作為該條件的表面張力值。

3、表面張力測(cè)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(lái)說(shuō)，CMC值越低，捕收劑的捕收性能越好。本次試驗(yàn)分別測(cè)試單一油酸鈉及油酸鈉+油酸乙酯組合藥劑對(duì)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(duì)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(guò)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(guò)紅外光譜分析、表面張力測(cè)定、接觸角測(cè)量等方法探究了油酸乙酯對(duì)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(guò)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。