李东等：粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 593· layer theory),气泡升浮过程中由于流体力学的作 grained complicated refractory iron ores.Metal Mine,2010, 用气泡边界会形成一层液膜，被液膜包裹的部分 39(5):55 矿物颗粒会随气泡一起进入泡沫层而成为精矿， (陈雯.贫细杂难选铁矿石选矿技术进展.金属矿山，2010， 这种边界层效应也是微细粒矿物产生夹带作用最 39(5):55) 主要的方式之一20-训因此当赤铁矿-石英混合矿 [3] Peng Y L,Liang L,Tan J K,et al.Effect of flotation reagent adsorption by different ultra-fine coal particles on coal flotation. 中石英的粒度较细时，在浮选过程中石英的夹带 Int J Miner Process,2015,142:17 作用会明显增强，大量的石英颗粒会夹带在升浮 [4] Ni C,Xie G Y,Jin M G,et al.The difference in flotation kinetics 气泡的边界液膜中，因此石英颗粒的这种“边界 of various size fractions of bituminous coal between rougher and 层效应”会引起目的矿物赤铁矿与气泡碰撞的流 cleaner flotation processes.Powder Technol,2016,292:210 体动力学条件的改变，在一定程度上降低赤铁矿 [5]Li W B,Zhou L B,Han Y X,et al.Effect of carboxymethyl starch 与气泡的有效碰撞及黏附的概率，这可能也是细 on fine-grained hematite recovery by high-intensity magnetic 粒石英会降低赤铁矿浮选速率及回收率的主要 separation:experimental investigation and theoretical analysis. 原因 Powder Technol,2019,343:270 [6] Ni C,Bu X N,Xia W C,et al.Observing slime-coating of fine 3结论 minerals on the lump coal surface using particle vision and (1)人工混合矿浮选试验表明，窄粒级粗粒 measurement.Powder Technol,2018,339:434 或中等粒级的赤铁矿-石英混合矿的浮选效果较 [7]Miettinen T,Ralston J,Fomasiero D.The limits of fine particle 好，其中CH&CQ和MH&CQ的分选效率分别为 flotation.Miner Eng,2010,23(5):420 [8] Li D,Yin WZ,Yao J,et al.Classification flotation of Donganshan 85.49%和84.26%，明显高于全粒级混合矿RH&RQ siderite-containing hematite ore.Metal Mine,2016,45(12):51 的分选效率74.94%：但窄粒级细粒的赤铁矿-石英 (李东，印万忠，姚金，等.东鞍山含菱铁矿赤铁矿石分级浮选试 混合矿FH&FQ的浮选效果较差，其分选效率只有 验研究.金属矿山，2016,45(12)：51) 54.98% [9]Thella J S,Mukherjee A K,Srikakulapu N G.Processing of high (2)浮选动力学试验表明，赤铁矿的浮选速率 alumina iron ore slimes using classification and flotation.Powder 和回收率不仅与赤铁矿的粒度有关，还受石英粒 Technol,2012,217:418 度的影响，细粒石英会降低赤铁矿的浮选速率和 [10]Xie G Y.Wu L.Ou Z S,et al.Research on fine coal classified 回收率，其中FH&FQ与FH&CQ相比，浮选速率 flotation flowsheet.J China Uniy Min Technol,2005,34(6):756 常数k和最大回收率c分别由1.002min和78% (谢广元，吴玲，欧泽深，等.煤泥分级浮选工艺的研究.中国矿 降低为0.600min1和72% 业大学学报，2005,34(6)：756) (3)DLVO理论计算表明当矿浆pH值为9.0 [11]Xing Y W,Gui X H,Liu J T,et al.Experimental study of 时，石英与赤铁矿颗粒间的相互作用力为斥力，细 classified flotation based on energy input and distribution./China 粒石英很难“罩盖”在赤铁矿表面并通过这种“直 Univ Min Technol,2015,44(5):923 接作用”的方式抑制赤铁矿浮选，这也与聚焦光束 (邢耀文，桂夏辉，刘炯天，等.基于能量适配的分级浮选试验研 究.中国矿业大学学报，2015,44(5)：923) 反射测量(FBRM)的测定结果基本一致.颗粒-气 [12]Xie G Y,Wu L,Ou Z S,et al.Research on fine coal classified 泡碰撞分析表明在浮选过程中细粒石英可能通过 flotation process and key technology.Procedia Earth Planet Sci, “边界层效应”的方式跟随气泡升浮（夹带作用）， 2009.1(1:701 影响赤铁矿颗粒与气泡的有效碰撞及黏附，从而 [13]Yao M Q.Research on Classification Flotation of Low-Grade 降低了赤铁矿的浮选速率和回收率 Phosphorite in Jinning [Dissertation].Kunming:Kunming University of Science and Technology,2018 参考文献 (姚孟齐.晋宁低品位磷矿分级浮选试验研究学位论文】.昆明： [1]Han Y X,Gao P,Li Y J,et al.Development strategies of available 昆明理工大学，2018) use of inferior quality and optimal use of high quality for domestic [14]Zhou W,Yu C F,Wang T,et al.Research on sizing process of fine iron ore resources.Metal Mine,2016,45(12):2 coal sized flotation.Coal Preparation Technol,2013(6):34 (韩跃新，高鹏，李艳军，等.我国铁矿资源“劣质能用、优质优 (周伟，庾朝富，王涛，等.煤泥分级浮选中分级工艺的研究.选 用”发展战略研究.金属矿山，2016,45(12)：2) 煤技术，2013(6)：34) [2]Chen W.Technological process in processing low-grade fine- [15]Xing Y W,Xu X H,Gui X H,et al.Effect of kaolinite andlayer theory），气泡升浮过程中由于流体力学的作 用气泡边界会形成一层液膜，被液膜包裹的部分 矿物颗粒会随气泡一起进入泡沫层而成为精矿， 这种边界层效应也是微细粒矿物产生夹带作用最 主要的方式之一[20−21] . 因此当赤铁矿−石英混合矿 中石英的粒度较细时，在浮选过程中石英的夹带 作用会明显增强，大量的石英颗粒会夹带在升浮 气泡的边界液膜中，因此石英颗粒的这种“边界 层效应”会引起目的矿物赤铁矿与气泡碰撞的流 体动力学条件的改变，在一定程度上降低赤铁矿 与气泡的有效碰撞及黏附的概率，这可能也是细 粒石英会降低赤铁矿浮选速率及回收率的主要 原因. 3    结论 （ 1）人工混合矿浮选试验表明，窄粒级粗粒 或中等粒级的赤铁矿−石英混合矿的浮选效果较 好，其中 CH&CQ 和 MH&CQ 的分选效率分别为 85.49% 和 84.26%，明显高于全粒级混合矿 RH&RQ 的分选效率 74.94%；但窄粒级细粒的赤铁矿−石英 混合矿 FH&FQ 的浮选效果较差，其分选效率只有 54.98%. （2）浮选动力学试验表明，赤铁矿的浮选速率 和回收率不仅与赤铁矿的粒度有关，还受石英粒 度的影响，细粒石英会降低赤铁矿的浮选速率和 回收率，其中 FH&FQ 与 FH&CQ 相比，浮选速率 常数 k 和最大回收率 ε∞分别由 1.002 min−1 和 78% 降低为 0.600 min−1 和 72%. （ 3）DLVO 理论计算表明当矿浆 pH 值为 9.0 时，石英与赤铁矿颗粒间的相互作用力为斥力，细 粒石英很难“罩盖”在赤铁矿表面并通过这种“直 接作用”的方式抑制赤铁矿浮选，这也与聚焦光束 反射测量（FBRM）的测定结果基本一致. 颗粒−气 泡碰撞分析表明在浮选过程中细粒石英可能通过 “边界层效应”的方式跟随气泡升浮（夹带作用）， 影响赤铁矿颗粒与气泡的有效碰撞及黏附，从而 降低了赤铁矿的浮选速率和回收率. 参    考    文    献 Han Y X, Gao P, Li Y J, et al. Development strategies of available use of inferior quality and optimal use of high quality for domestic iron ore resources. Metal Mine, 2016, 45（12）: 2 （韩跃新, 高鹏, 李艳军, 等. 我国铁矿资源“劣质能用、优质优 用”发展战略研究. 金属矿山, 2016, 45（12）：2） [1] [2] Chen  W.  Technological  process  in  processing  low-grade  fine￾grained  complicated  refractory  iron  ores. Metal Mine,  2010, 39（5）: 55 （陈雯. 贫细杂难选铁矿石选矿技术进展. 金属矿山, 2010, 39（5）：55） Peng  Y  L,  Liang  L,  Tan  J  K,  et  al.  Effect  of  flotation  reagent adsorption  by  different  ultra-fine  coal  particles  on  coal  flotation. Int J Miner Process, 2015, 142: 17 [3] Ni C, Xie G Y, Jin M G, et al. The difference in flotation kinetics of various size fractions of bituminous coal between rougher and cleaner flotation processes. Powder Technol, 2016, 292: 210 [4] Li W B, Zhou L B, Han Y X, et al. Effect of carboxymethyl starch on  fine-grained  hematite  recovery  by  high-intensity  magnetic separation:  experimental  investigation  and  theoretical  analysis. Powder Technol, 2019, 343: 270 [5] Ni  C,  Bu  X  N,  Xia  W  C,  et  al.  Observing  slime-coating  of  fine minerals  on  the  lump  coal  surface  using  particle  vision  and measurement. Powder Technol, 2018, 339: 434 [6] Miettinen  T,  Ralston  J,  Fornasiero  D.  The  limits  of  fine  particle flotation. Miner Eng, 2010, 23（5）: 420 [7] Li D, Yin W Z, Yao J, et al. Classification flotation of Donganshan siderite-containing hematite ore. Metal Mine, 2016, 45（12）: 51 （李东, 印万忠, 姚金, 等. 东鞍山含菱铁矿赤铁矿石分级浮选试 验研究. 金属矿山, 2016, 45（12）：51） [8] Thella J S, Mukherjee A K, Srikakulapu N G. Processing of high alumina iron ore slimes using classification and flotation. Powder Technol, 2012, 217: 418 [9] Xie  G  Y,  Wu  L,  Ou  Z  S,  et  al.  Research  on  fine  coal  classified flotation flowsheet. J China Univ Min Technol, 2005, 34（6）: 756 （谢广元, 吴玲, 欧泽深, 等. 煤泥分级浮选工艺的研究. 中国矿 业大学学报, 2005, 34（6）：756） [10] Xing  Y  W,  Gui  X  H,  Liu  J  T,  et  al.  Experimental  study  of classified flotation based on energy input and distribution. J China Univ Min Technol, 2015, 44（5）: 923 （邢耀文, 桂夏辉, 刘炯天, 等. 基于能量适配的分级浮选试验研 究. 中国矿业大学学报, 2015, 44（5）：923） [11] Xie  G  Y,  Wu  L,  Ou  Z  S,  et  al.  Research  on  fine  coal  classified flotation process and key technology. Procedia Earth Planet Sci, 2009, 1（1）: 701 [12] Yao  M  Q. Research on Classification Flotation of Low-Grade Phosphorite in Jinning [Dissertation].  Kunming:  Kunming University of Science and Technology, 2018 （姚孟齐. 晋宁低品位磷矿分级浮选试验研究[学位论文]. 昆明: 昆明理工大学, 2018） [13] Zhou W, Yu C F, Wang T, et al. Research on sizing process of fine coal sized flotation. Coal Preparation Technol, 2013（6）: 34 （周伟, 庾朝富, 王涛, 等. 煤泥分级浮选中分级工艺的研究. 选 煤技术, 2013（6）：34） [14] [15] Xing  Y  W,  Xu  X  H,  Gui  X  H,  et  al.  Effect  of  kaolinite  and 李    东等： 粒度大小对赤铁矿和石英浮选分离的影响 · 593 ·