2.4　微细粒级钛铁矿浮选体系的界面作用

在选矿过程中，难以避免的存在一定量微细粒级矿物。微细粒矿物主要有两方面来源：一方面在某些体系自身即存在原生矿泥；另一方面对于嵌布粒度细的矿石，为了获得充分的单体解离必须经过细磨，进而产生次生矿泥。

近几十年来，众多研究认为，矿物颗粒的浮选速率主要与颗粒-气泡的碰撞、黏附和脱附概率有关，而颗粒与气泡的碰撞黏附效率与颗粒和气泡的大小密切相关，特别是当颗粒的粒度在0.l～10μm时，颗粒与气泡的碰撞概率较其他粒级微粒与气泡的碰撞概率小，减小气泡直径和增大颗粒粒径有利于颗粒与气泡的碰撞黏附。基于以上认识，对于细粒浮选的强化，目前采用的技术途径在原理上可以分为两大类，即增大微细粒级矿物的表观粒径和减小泡沫尺寸。减小泡沫尺寸一般通过产出更微小的气泡以增加与细粒矿物碰撞黏附的概率，主要在微泡浮选柱的研究中采用。为了提升微细粒级钛铁矿浮选技术，中南大学朱阳戈等以钛铁矿浮选体系的界面作用调控为核心，对该体系固液界面离子选择性迁移、浮选剂可控组装与颗粒间界面交互作用等问题进行了深入系统的研究，获得了如下研究成果。

（1）固液界面离子的选择性迁移

①矿物表面元素分布具有相似性。钛铁矿与钛辉石表面均分布有Ti、Fe、Ca、Mg等可以与捕收剂作用的活性质点，钛铁矿表面Ti、Fe的相对含量高于Ca、Mg，而钛辉石表面则相反。

②两种矿物表面元素溶出具有差异性。Ca、Mg在pH<11的范围内均大量溶出，Al和Fe只在pH<5.5的酸性条件下有少量溶出，Ti几乎不溶。

③弱酸性pH环境下钛铁矿与钛辉石表面元素的溶解具有选择性。Ca、Mg的溶出量显著大于Ti、Fe和Al。

（2）油酸钠在矿物表面的定向吸附

①不同pH环境下油酸钠与矿物表面作用的活性质点不同。在弱酸性条件下油酸钠主要与钛铁矿表面的铁作用，而在弱碱性条件下主要与钙镁作用：钛辉石在弱酸性和弱碱性环境中均主要以钙镁为活性质点与油酸钠作用。

②矿物表面的溶解与捕收剂吸附过程相互关联。在弱酸性矿浆环境的表面溶解过程中，钛铁矿表面Fe2+大量氧化为Fe3+，后者与油酸钠作用能力更强，有利于油酸钠的吸附，钛辉石表面钙镁离子选择性迁移至矿浆中，使其与油酸钠作用的活性质点减少，因此攀枝花钛铁矿宜在弱酸性条件下进行分离。

③强化矿物的表面溶解有利于钛铁矿与钛辉石的浮选分离。低pH环境中强化矿物表面溶解后脱除溶解离子浮选，可以提高浮选粗精矿品位，弱酸性环境中，超声外场助溶有利于钛铁矿表面的氧化与钛辉石表面钙镁离子的溶解，也可以增大两者的可浮性差异。

（3）固液界面捕收剂分子间组装与钛铁矿载体/聚团浮选

①组合用药可以强化捕收剂对钛铁矿的捕收性能。部分螯合捕收荆、阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂与油酸钠组合使用可以产生协同作用。

②组合用药改变了溶液液气界面性质。表面张力测试表明，苯甲羟肟酸的加入使药剂降低表而张力的能力减弱，十二烷基硫酸钠使药剂降低表而张力的能力增强，TX-100则主要是提高了药剂降低表面张力的效率和形成胶团的能力。

③组合用药强化了药剂在矿物表面的吸附。苯甲羟肟酸与油酸钠组合使用，两者在钍铁矿表面均发生化学作用，使吸附更牢固，十二烷基硫酸钠主要以静电作用吸附于矿物表面，TX-100自身难以在矿物表面形成牢固吸附，与油酸钠共同作用可以在矿物表面形成共吸附。

④捕收剂分子间组装可以使钛铁矿形成疏水性聚团。EDLVO理论计算表明，捕收剂在矿物表面吸附产生疏水作用，是钛铁矿颗粒形成疏水聚团的原因。

⑤钛铁矿聚团浮选过程中粗细粒间存在自载体作用。钛铁矿自载体浮选的作用效果随载体比例的增加而提高，而对载体粒度并不敏感，对于攀枝花钛铁矿实际矿石，载体浮选与细粒单独浮选相比，-19μm粒级回收率显著提高。

（4）固液界面调整剂分子间组装与钛铁矿絮团浮选

①水玻璃、CMC、油酸钠在矿物表面发生竞争吸附。在一定的药剂条件下，三种药剂在钛铁矿表面吸附的强弱顺序为：油酸钠>CMC>水玻璃；而在钛辉石表面吸附的强弱顺序为：水玻璃>CMC>油酸钠。

②细粒级钛辉石可与钛铁发生异相凝聚，严重影响钛铁矿的可浮性，水玻璃对二者的异相凝聚具有良好的分散作用。DLVO理论计算表明，钛铁矿与钛辉石颗粒间异相凝聚的产生及其分散调控本质在于矿物表面电性的调控。

③水玻璃与CMC在矿物表面的分子间组装可以实现微细粒钛铁矿的选择性絮凝。选择性絮凝后进行絮团浮选，可以显著提高攀枝花钛铁矿浮选回收率。