李东等：粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 587 could reduce the hematite flotation rate and recovery.The DLVO theory calculations demonstrate that the interaction energies between hematite and quartz are repulsive,indicating that fine quartz particles scarcely cover the hematite surface to depress floatability,which is consistent with the FBRM results.The bubble-particle collision analysis indicates that the collision between hematite and bubbles might be influenced by the "boundary layer"effects of fine quartz particles,resulting in the decreased bubble-particle efficiency of collision and attachment,which may explain the decrease in hematite flotation rate and recovery. KEY WORDS hematite;quartz;flotation separation:particle size;DLVO theory 我国的铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的 研究对象，系统地对比了宽粒级和窄粒级人工混 特点，其中相当比例的铁矿石矿物组成复杂、嵌 合矿的浮选分离效果，从浮选动力学、颗粒间相互 布粒度不均匀，导致其碎磨处理后的浮选物料 作用、颗粒-气泡碰撞分析等方面探索了石英粒度 一般粒级较宽-)一般来说细粒矿物的表面活性 对赤铁矿浮选的影响机理，旨在研究赤铁矿-石英 更高且在矿浆中的弥散度更好，因此当入浮物料 浮选分离过程中的粒度效应，为分级浮选工艺应 的粒级过宽时，药剂会优先吸附于细粒矿物的表 用于铁矿石分选提供一定的理论依据 面，从而很难有效地作用于粗粒矿物同时对 1 试验材料与方法 于矿物组成复杂的矿石来说，粒级过宽还可能导 致“难浮矿物”的宜浮粒级与“易浮矿物”的难浮粒 1.1试验材料 级（粒度过粗或过细）具有相似的可浮性，此外宽 试验所用矿样（赤铁矿和石英）取自辽宁鞍山地 粒级的物料还更容易发生细粒脉石矿物在粗粒目 区，经过破碎一手选除杂一磨矿一摇床等处理后得 的矿物表面的“黏附罩盖”等现象，增大矿物间浮 到纯度较高的赤铁矿和石英，然后通过标准筛湿筛 选分离的难度6]总的来说，浮选入料的粒级过 的方法制得-106、-106+74、-74+38和-38m四个 宽会从多方面对浮选的分选指标及效率产生不利 粒级.为方便表述，RH(全粒级)、CH(粗粒级)、 影响 MH(中等粒级)、FH(细粒级)分别表示粒级为 分级浮选是指对磨矿后的产品进行分级，按 -106、-106+74、-74+38、-38m的赤铁矿；同理， 矿石粒度分成粗、细等几部分分别进行浮选，其中 粒级为-106、-106+74、-74+38、-38m的石英分 不同粒级矿物可以根据各自的浮选特性得到优 别用RQ(全粒级)、CQ(粗粒级)、MQ(中等粒 化，该工艺能够在一定程度上减弱浮选过程中物 级)、FQ(细粒级)表示.X射线衍射和化学多元素 料粒级过宽所带来的不利影响？].目前分级浮选 分析结果分别如图1和表1所示，可以看出赤铁矿 工艺在煤泥分选中的应用较为常见，但大多数研 和石英的纯度分别在95%和99%以上，满足试验 究主要是关于分级设备选择、分级粒度确定等工 的要求.不同粒级矿样的粒度分布特性由激光粒 艺流程参数方面的内容，而在基础理论方面则相 度仪(Mastersizer3000)测得，其中Dso表示粒径小 对欠缺3切鉴于此，本文主要针对复杂难选铁矿 于D50的颗粒数占总颗粒数的50%时所对应的颗 石碎磨物料粒级过宽的问题，以赤铁矿和石英为 粒粒径，结果如图2所示 5000 140000 (a) (b) 120000 4000 △Quartz ☆Hematite 100000 23000 80000 2000 60000 40000 000 20000 0 0 0 1020 30 4050 60 708090 0102030405060708090 2) 28M) 图1赤铁矿和石英的X射线衍射图.(a)赤铁矿：(b)石英 Fig.I X-ray diffraction spectra of hematite and quartz:(a)hematite;(b)quartzcould reduce the hematite flotation rate and recovery. The DLVO theory calculations demonstrate that the interaction energies between hematite and quartz are repulsive, indicating that fine quartz particles scarcely cover the hematite surface to depress floatability, which is consistent with the FBRM results. The bubble–particle collision analysis indicates that the collision between hematite and bubbles might be influenced by the “boundary layer” effects of fine quartz particles, resulting in the decreased bubble–particle efficiency of collision and attachment, which may explain the decrease in hematite flotation rate and recovery. KEY WORDS    hematite；quartz；flotation separation；particle size；DLVO theory 我国的铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的 特点，其中相当比例的铁矿石矿物组成复杂、嵌 布粒度不均匀，导致其碎磨处理后的浮选物料 一般粒级较宽[1−2] . 一般来说细粒矿物的表面活性 更高且在矿浆中的弥散度更好，因此当入浮物料 的粒级过宽时，药剂会优先吸附于细粒矿物的表 面，从而很难有效地作用于粗粒矿物[3−5] . 同时对 于矿物组成复杂的矿石来说，粒级过宽还可能导 致“难浮矿物”的宜浮粒级与“易浮矿物”的难浮粒 级（粒度过粗或过细）具有相似的可浮性，此外宽 粒级的物料还更容易发生细粒脉石矿物在粗粒目 的矿物表面的“黏附罩盖”等现象，增大矿物间浮 选分离的难度[6−8] . 总的来说，浮选入料的粒级过 宽会从多方面对浮选的分选指标及效率产生不利 影响. 分级浮选是指对磨矿后的产品进行分级，按 矿石粒度分成粗、细等几部分分别进行浮选，其中 不同粒级矿物可以根据各自的浮选特性得到优 化，该工艺能够在一定程度上减弱浮选过程中物 料粒级过宽所带来的不利影响[9−12] . 目前分级浮选 工艺在煤泥分选中的应用较为常见，但大多数研 究主要是关于分级设备选择、分级粒度确定等工 艺流程参数方面的内容，而在基础理论方面则相 对欠缺[13−14] . 鉴于此，本文主要针对复杂难选铁矿 石碎磨物料粒级过宽的问题，以赤铁矿和石英为 研究对象，系统地对比了宽粒级和窄粒级人工混 合矿的浮选分离效果，从浮选动力学、颗粒间相互 作用、颗粒−气泡碰撞分析等方面探索了石英粒度 对赤铁矿浮选的影响机理，旨在研究赤铁矿−石英 浮选分离过程中的粒度效应，为分级浮选工艺应 用于铁矿石分选提供一定的理论依据. 1    试验材料与方法 1.1    试验材料 试验所用矿样（赤铁矿和石英）取自辽宁鞍山地 区，经过破碎—手选除杂—磨矿—摇床等处理后得 到纯度较高的赤铁矿和石英，然后通过标准筛湿筛 的方法制得−106、−106+74、−74+38 和−38 μm 四个 粒级. 为方便表述，RH（全粒级）、CH （粗粒级）、 MH（中等粒级 ）、 FH（细粒级 ）分别表示粒级为 −106、−106+74、−74+38、−38 μm 的赤铁矿；同理， 粒级为−106、−106+74、−74+38、−38 μm 的石英分 别用 RQ（全粒级）、 CQ （粗粒级）、MQ（中等粒 级）、FQ （细粒级）表示. X 射线衍射和化学多元素 分析结果分别如图 1 和表 1 所示，可以看出赤铁矿 和石英的纯度分别在 95% 和 99% 以上，满足试验 的要求. 不同粒级矿样的粒度分布特性由激光粒 度仪（Mastersizer 3000）测得，其中 D50 表示粒径小 于 D50 的颗粒数占总颗粒数的 50% 时所对应的颗 粒粒径，结果如图 2 所示. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 1000 2000 3000 4000 5000 ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ ☆ Intensity (cts) 2θ/(°) ☆ Hematite (a) 2θ/(°) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 140000 (b) △ △ △ △ △ △△ △ △ △ △ Intensity (cts) △ Quartz 图 1    赤铁矿和石英的 X 射线衍射图. （a） 赤铁矿；（b） 石英 Fig.1    X-ray diffraction spectra of hematite and quartz: (a) hematite; (b) quartz 李    东等： 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 · 587 ·