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基于表面張力等分析油酸鈉體系下磁化處理對赤鐵礦和石英浮選分離效果的影響
來源：金屬礦山 瀏覽 1045 次 發(fā)布時間:2025-02-05
磁化處理最早應用于醫(yī)學領域，在13世紀，物理學家格爾休發(fā)現(xiàn)了磁化處理水的醫(yī)療作用，北宋《圣濟總錄》記載磁石煉水可治療小兒驚癇。1945年，比利時韋梅朗發(fā)現(xiàn)磁化處理水可減少鍋垢的產生，然而直到蘇聯(lián)提出該技術可能改變水系的物理化學性質的假設后，磁化處理才引起廣泛關注。21世紀以來，磁化處理技術逐漸在礦物加工領域受到重視。研究表明，磁化處理能夠強化捕收劑與目的礦物的作用，降低浮選過程中的藥劑用量，同時提高浮選回收率。水是選礦過程中重要的介質，而磁化處理能夠改變水溶液的電導率、蒸發(fā)速度、滲透壓等物理化學性質，提高水溶解氧量及一些鹽類的溶解度，降低表面張力和黏度，對選礦過程具有重要意義。
眾多研究表明，將磁化技術應用于鐵礦浮選具有積極作用，磁化處理浮選藥劑可以加強赤鐵礦顆粒間的絮凝作用，磁化油酸鈉對鈦鐵礦的選擇性增大。目前對磁化處理的研究多集中于磁感應強度和磁化時間等對浮選的影響，鮮有磁場位型對磁化效果影響的研究。為進一步了解油酸鈉體系下磁化處理對赤鐵礦和石英浮選分離效果的影響，通過純礦物和人工混合礦試驗，研究了磁化處理中磁感應強度、磁化時間、磁場位型對油酸鈉的捕收效果，并從表面張力、電導率和Zeta電位等方面分析作用機理。
1試驗原料及方法
1.1試驗原料
赤鐵礦原礦樣取自淡水河谷國際公司，TFe品位為64.38%，SiO2含量為2.25%。經洗礦、破碎、磨礦、重選、弱磁選、脫磁，制得赤鐵礦純礦物樣品，TFe品位為66.11%，純度為94.52%。石英純礦物為美國尤尼明高純石英砂，純度99.99%，含鐵小于3×10-5%。對赤鐵礦和石英純礦物進行XRD分析，可知，赤鐵礦純礦物中含赤鐵礦和微量針鐵礦，石英純礦物中未發(fā)現(xiàn)其他雜質。
通過NKT6100-D激光粒度儀進行粒度分析，結果表明:赤鐵礦純礦物的D50為50.64μm，石英純礦物的D50為62.24μm。
本試驗所用藥劑均為分析純，NaOH和HCl作為pH值調整劑，油酸鈉作為赤鐵礦的捕收劑;浮選用水為超純水，試驗前浮選用水和藥劑均水浴加熱至25℃。
1.2試驗方法
(1)磁化處理。將0.01 mol/L的油酸鈉溶液(40.0 mL)置于磁化裝置中磁化，攪拌轉速600 r/min，在一定磁化條件下對浮選藥劑進行磁化處理。
(2)浮選試驗。在XFGⅡ5掛槽浮選機浮選槽內加入5.0 g赤鐵礦或石英純礦物，并加入45.0 mL一定pH值的超純水，攪拌3 min，加入油酸鈉，攪拌3 min，手動刮泡5 min。所得產品過濾、烘干、稱重，計算回收率。
表面張力測定。按(1)中所述方法對油酸鈉溶液進行磁化處理，磁化完成后立即用BZY系列全自動表面張力儀測其表面張力。
2實驗結果
為了研究磁化處理浮選藥劑強化赤鐵礦回收的作用機理，測定了不同磁化條件下溶液表面張力、電導率及Zeta電位，結果見圖1～圖3。
由圖1可知，磁感應強度從0增長到150 mT，油酸鈉的表面張力從24.6 mN/m增長到25.4 mN/m，電導率從35.9μs/cm降低至41.6μs/cm，赤鐵礦的Zeta電位從-35.24mV增長到-51.47mV，石英的Zeta電位幾乎不變;繼續(xù)增大磁感應強度，油酸鈉的表面張力趨于平穩(wěn)，電導率緩慢減小，赤鐵礦的Zeta電位減小，石英的Zeta電位幾乎不變。
由圖2可知，磁化時間從0增加到6 min，藥劑的表面張力從24.6 mN/m增長到25.4 mN/m，電導率從35.9μs/cm降低至44.9μs/cm，Zeta電位從-35.24 mV增長到-54.77 mV，繼續(xù)增加磁化時間，油酸鈉的表面張力趨于平穩(wěn)，電導率緩慢減小，赤鐵礦的Zeta電位減小，石英的Zeta電位幾乎不變。
由圖3可知，1號磁場位型條件下，油酸鈉的表面張力、電導率和赤鐵礦的Zeta電位絕對值均最大。
少量油酸鈉就能顯著降低水的表面張力，再增加溶液濃度，溶液表面張力幾無變化，油酸鈉的臨界膠束濃度(CMC)為1.025×10-3mol/L。磁化處理后油酸鈉溶液的表面張力增大，說明油酸鈉溶液中的表面活性組分發(fā)生變化。油酸鈉溶液中分子離子絡合物濃度最大時，表面張力最低。因此，磁化處理后油酸鈉溶液中分子離子絡合物占比減少，絡合物分解，油酸根離子和油酸根離子二聚物增加，油酸鈉對赤鐵礦的捕收能力增強。溶液的電導率與溶液中的離子種類和離子濃度有關，磁化處理后油酸鈉溶液的電導率增大，說明磁化處理促進了油酸的電離，溶液中油酸根離子增多，有利于藥劑在赤鐵礦表面的吸附。Zeta電位的變化說明磁化處理后油酸根離子在赤鐵礦表面的吸附增強，提高了赤鐵礦的可浮性，與電導率、表面張力結果一致。
結論
(2)表面張力、電導率和Zeta電位測試結果表明，磁化處理后溶液中油酸鈉離子濃度增加，油酸根離子在赤鐵礦表面的吸附增強，有利于赤鐵礦和石英的浮選分離。