选铌浮选药剂钾明矾的创新应用

摘要：铌是一种重要的关键战略金属，具有耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗变形、超导性能好等特点，在钢铁、航空航天、军事工业、核工业、超导材料、电子信息、医疗等行业发挥重要作用。浮选作为一种经济有效的矿物选别方法，已被广泛地应用于含铌矿物的选矿。浮选药剂是浮选的关键和核心。

关键词：选铌浮选药剂；钾明矾；创新应用；

前言：我国铌资源大多具有品位低、嵌布粒度细、含铌矿物种类多、与其他矿物嵌布关系复杂且高度分散的特点，资源利用难度非常大。世界铌资源分布不均造成铌市场高度垄断，严重影响我国经济和国防安全，我国铌资源的供应风险巨大。因此，为解决我国铌资源提取难题，铌矿物的选矿研究被广泛关注。

一、现状及问题

由于近期矿石性质发生变化，上游稀尾来矿中，矿泥含量较高，又经过一段磨后，矿石粒级含量在90%（—325目）左右，细粒级含量较前期有明显升高，细度过细对浮选的直接影响是：浮选过程的选择性变差，泡沫发粘易“跑槽”，有用矿物及待回收矿物精矿质量下降，浮选药剂消耗量大各浮选作业浓度控制上存在难度，尤其是精选作业，常常作业浓度偏低，对精矿质量影响很大。选铌粗泡品位未达到预富集目的（0.5%）及以上，给下道工序精选作业带来较大压力，甚至精选作业未起到提升拔高富集指标的任务。粗泡直观表征：泡沫流动性差、没有很好的分选、刮出泡沫产品颜色与入选原矿色泽差别不大，欲浮矿物没有实现目的性浮游，看似有一种“泥汤汤”状，经过反复对比观察与指标比对，出现“泥汤汤”状指标不会高。

二、铌浮选药剂钾明矾开发的难点分析

捕收剂的捕收能力与选择性的平衡。捕收剂通过亲矿物基吸附在矿物表面，疏水的烃基朝外使矿物表面疏水，疏水的矿粒被气泡捕捉而浮起。捕收剂的亲矿物基与矿物表面活性质点反应所得产物的稳定性及溶解度决定了其捕收能力的强弱，当亲矿物基一定时，捕收能力受分子中烃基长度和结构影响。多数情况下，捕收剂的捕收能力与选择性相互制衡，此消彼长。一般而言，分子中含有—ＣＯＯＨ、—ＳＯ４Ｈ、—ＳＯ３Ｈ等官能团的捕收剂，其捕收能力强、选择性差，适用于浮选以石英为主要脉石的铌矿。羟肟酸浮选铌矿时选择性好，但其捕收能力较弱、药剂用量大。膦酸类捕收剂的捕收能力和溶解性受碳链长度的影响大，一般使用短碳链的膦酸。因此，开发具有高度选择性的捕收剂将会是解决铌矿浮选中捕收剂捕收能力与选择性难以兼顾这一难题的关键。

浮选药剂的环保性及制造成本。随着国家对安全环保要求的不断提高，浮选药剂正向高效、低毒、环境友好方向发展，逐步禁止使用高毒药剂。胂酸浮选铌矿时选择性好，同时对矿浆中的Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋不敏感，对碳酸盐含量高的矿石适应性强，因此，胂酸类捕收剂兼具选择性与捕收能力，但由于其毒性较大，正逐步被禁止使用。部分膦酸类捕收剂如苯乙烯膦酸，其制备过程对环境污染大，应尽量减少其使用。此外，铌矿浮选常用到的硝酸铅、氟硅酸钠、氟化钠等调整剂也有一定毒性，在实际生产中应尽量减少这些药剂的使用。影响药剂在铌矿浮选工业上应用的因素除了药剂本身的性能和环保性外，药剂成本也是一个重要因素。羟肟酸等一些新型螯合捕收剂浮选铌矿的效果较好，但其制备过程复杂、价格高、药剂用量大、浮选过程药剂成本高，极大地限制了其应用。

三、选铌浮选药剂钾明矾的创新应用

提供一种矿反浮选尾矿压滤脱落剂及使用方法；所述脱落剂包含以下原料：钾明矾60-100重量份，木质素磺酸钠5-35重量份，单宁酸5-15重量份；将本发明的脱落剂配置成2%‑6%的水溶液，按200‑1000g/t用量添加在浮选尾矿过滤前，尾矿浆与脱落剂混合作用10‑60分钟后进行过滤作业，可有效提高尾矿浆分散性，克服滤饼在与滤布表面的粘附性，卸料时滤饼脱落效率显著提高，且降低了滤饼含水率。磷矿浮选尾矿吸附了大量浮选捕收剂药剂、泥化程度高、矿浆黏度大，压滤存在滤布堵塞、滤饼粘板不易脱落的问题，本发明为该类尾矿的压滤提供了一种脱落剂及使用方法，可有效提高压滤效率，具有很好的应用效果。针对易形成矿泥的侵染状铌矿石，添加水玻璃可以有效抑制硅酸盐类和碳酸盐类矿泥，适量水玻璃还能改善矿浆分散性，提高浮选精矿的指标；pH对浮选有较大的影响，在铌矿浮选过程中常添加pH调整剂，同时某些pH调整剂也具有活化剂的作用。

综合钾明矾的膨化的作用，木质素磺酸钠对尾矿浆流动性和可塑性的改善作用，单宁酸的凝聚力和鞣制效应，使得尾矿既能固化成块，又使得滤饼与滤布界面的粘附性得到消减，最终达到滤饼从滤板快速脱落，滤布清洁干爽，且降低了滤饼含水率。上述得到的脱落剂水溶液与尾矿浆混合作用时间10-60分钟后进行压滤，优选将脱落剂添加至浓密机底流至压滤尾矿浆储槽输送管道上，混合作用时间优选30‑60分钟；脱落剂添加量为200‑1000g/t尾矿干基；与现有技术相比，本技术方案具有以下有益技术效果，利用本法的脱落剂及使用方法，滤布使用周期延长，辅助卸料工作取消，压滤单次循环时间缩短，滤饼含水率降低，显著提高生产效率。硫酸根偏酸性，钾离子和铝离子又可做为活泼金属离子符合选铌浮选作业对矿浆PH的要求，在偏酸性介质中有些金属离子会带正电荷，形成离子优先吸附。铌粗选泡沫变化最为明显，呈现出白色底板伴有褐色黑色条状矿带，泡沫刮到泡沫槽中有响声，说明泡沫矿化较好，流动性增强，少开或不开消泡水也能顺利进入下一作业。

改进措施。工艺作业方面：（1）调整铁尾过矿流量（2）针对铌前井进行补加清水，使大量矿泥及药剂顺着大井溢流溢出，上升水流调整不能过大，太大也会影响矿物的沉降速度（3）调整大井底流泵电机频率，保持适宜的矿浆浓度（4）调整浮选机三角带松紧度，疏通充气管装置，保证足够的充气量（5）保证吸浆浮选机进入量，防止发生翻花，大气泡，虚泡（6）仔细观察浮选矿浆液面高度及泡沫层厚度，通过中矿闸板来调整。加强铌矿物浮选状态的认知，提供参考视频，标注视频中好现象的状态，调整要有明确方向，朝着理想的浮选状态去模拟操作。

四、展望

现阶段，我国铌行业存在着基础优质资源匮乏、对外依存度高、综合回收利用率低等劣势。应在加大国内铌资源勘查力度的同时积极开拓海外市场，建立国家钽铌矿产品战略储备。

常规的浮选法对钽、铌、钨、锡矿等物理性质类似的矿石，钽铌细泥及其他有价金属的回收作用较好，对性质类似的矿物间分离效果差。单独一种选矿工艺无法满足对钽铌矿综合回收利用的要求，联合工艺将作为铌钽矿选别工艺的重点研究方向。

对现有的脂肪酸类捕收剂进行改性、研发多极性基羟肟酸、改进生产有机磷酸的工艺和组合用药提高药剂的正协同效应等方面成为钽铌矿捕收剂科研的新方向。目前选矿工作者对钽铌矿石浮选药剂的作用机理研究较为匮乏，应以钽铌矿石的理化性质为起点、重视药剂结构属性和特点与钽铌矿浮选行为之间的关系，实现钽铌矿资源的合理回收利用。

结束语：只有针对不同铌矿物的表面物理化学特性，研发具有高度选择性的新型药剂，才能解决现有捕收剂存在的捕收能力和选择性难以兼顾的难题，同时，药剂在其制备与使用过程中的绿色环保与低成本化也是铌矿药剂发展的方向之一。

参考文献：

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