王恩雷，李晓安，姜效军，路增祥，赵通林，桑群

（辽宁科技大学，辽宁 鞍山 114051）

截至2015 年底，我国菱镁矿总储量为 29.7亿t[1]，主要集中在辽宁大石桥和海城一带，占总探明储量的86%[2]。菱镁矿主要被用作生产高中档耐火材料、精细化工原料及造纸业[3-4]。

随着过度开采，高品质菱镁矿资源越来越少。近年来菱镁矿的选矿文献报道较多[5-6]，主要集中在选矿工艺领域，菱镁矿工艺矿物学的研究有待强化。据李晓安报道，海城菱镁矿矿石中菱镁矿的浸染粒度较粗，以粗粒为主，不均匀分布，细粒很少，累计+0.075 mm 粒级分布率达96.82%，菱镁矿极易单体解离[7]。近年来工艺矿物学研究多采用扫描电子显微镜和偏光显微镜结合化学分析手段[8]，这种方法费时费力，针对这一现象，本文采用ZEISS Sigma 500 扫描电镜和矿物自动分析系统，对辽宁海城和大石桥菱镁矿进行了工艺矿物学特性研究。通过矿石特性对比分析了海城低品位菱镁矿难选原因。针对海城低品位难选菱镁矿，研发了高效浮选捕收剂，为海城低品位难选菱镁矿的开发利用提供了基础依据。

1 实验部分

1.1 仪器与材料

仪器设备： ZEISS Sigma 500 扫描电子显微镜和矿物自动分析系统(AMICS)；ETD-2000C 溅射蒸碳仪；上海金相抛光机；布鲁克S8TLGER-X射线荧光光谱仪；XPC-(150×200) mm 颚式破碎机； PEXF-(100×125) mm 颚 式 破 碎 机；XPC-(200×125) mm 对辊破碎机；XFD 型单槽浮选机。

试样分别取自海城和大石桥某厂采场块样，破碎至2 mm 过筛，制样，备用。

1.2 操作

1.2.1 AMICS 测试样品制备及测试

（1）分别取5 g 海城和大石桥样品，用环氧树脂和凝固剂(重量比10:3)混合均匀，进行镶嵌，35℃保温4 h 固化。

（2）研磨抛光样品表面，表面露出矿物颗粒，至出现镜面光表面。

（3）将抛光好的试样表面喷金处理，样品置于ETD-2000C 溅射蒸碳仪中(控制电流10 ～ 20 mA；真空0.1 ～ 2 mbar)1 min。

扫描电子显微镜采用背散射探头，高压20 kV高速流、60 μm 光阑参数下，将图像调至清晰。打开能谱，在AMICS 中测试样品。

1.2.2 浮选条件及操作流程

漆大姑水提物外用对慢性皮炎-湿疹模型小鼠的改善作用研究 ……………………………………………… 阮毅铭等（11）：1536

称取200 g 矿样，磨至-0.074 mm 75%。进行浮选，叶轮转速为2000 r/min。反浮选矿浆pH 值调至9.5，捕收剂加药量0.2 mL。正浮选矿浆pH值调至10.5，温控25℃，粗选加入浓度为5%的六偏磷酸钠3.4 mL 和捕收剂0.20 mL，精选加入六偏磷酸钠1.7 mL 和捕收剂0.10 mL，加药间隔时间3 min。搅拌3 min 后打开充气和刮板开关，粗选时间3 min，精选时间2 min。

2 结果及讨论

2.1 矿物组成分析

采用AMICS 自动分析系统研究海城和大石桥菱镁矿，可以定量矿石中矿物组成以及元素成分含量，矿物嵌布粒度，赋存状态，单体解离度，连生关系等参数。通过扫面电镜矿物分析图可以清晰看出矿物嵌布粒度关系，见图1、2。

图1 大石桥菱镁矿矿物分解Fig. 1 Mineral decomposition diagram of Dashiqiao magnesite

图2 海城菱镁矿矿物分解Fig.2 Mineral decomposition diagram of Haicheng magnesite

由图1、2 可知，海城菱镁矿脉石矿物有镁铝榴石、斜绿泥石、白云石、镁橄榄石、堇青石、闪石石英、磷灰石、钡冰长石、普通辉石、氯黄晶、透辉石。海城菱镁矿比大石桥菱镁矿脉石矿物种类复杂，菱镁矿与脉石矿物连生包裹严重，尤其是与石英包裹严重，这是海城菱镁矿难选的主要原因。大石桥与海城菱镁矿矿物组成差别较大，矿物含量见表1、2。

表1 大石桥菱镁矿主要矿物的相对含量/%Table 1 Relative content of main minerals of Dashiqiao magnesite

表2 海城菱镁矿主要矿物的相对含量/%Table 2 Relative content of main minerals of Haicheng magnesite

由表1、2 中可知，海城菱镁矿与大石桥菱镁矿相比硅、钙都低。上述两种菱镁矿都含有绿泥石，但海城菱镁矿比大石桥菱镁矿高出1.28%。在磨矿时绿泥石易泥化，进而罩盖、包覆菱镁矿。海城菱镁矿中含铝矿物种类多且矿物性质复杂，还有闪石和磷灰石，这些特性是海城菱镁矿难选的另一原因。

2.2 主要矿物粒度

采用AMICS 自动分析系统获得海城和大石桥菱镁矿中主要矿物粒度的各粒级组成，结果见图3。

图3 菱镁矿及其主要矿物粒度Fig. 3 Grain size diagram of magnesite and its main minerals

由图3 可知，海城菱镁矿：菱镁矿P80 为175.36 μm，石英P80 为108.8 μm，白云石P80 为104.97 μm。大石桥菱镁矿：菱镁矿P80 为890.98 μm，石英P80 为166.51 μm，白云石P80 为214.53 μm。海城菱镁矿比大石桥菱镁矿粒度更细。两样品中菱镁矿粒度比脉石矿物粒度粗，但海城菱镁矿中脉石矿物粒度更细，且细粒脉石矿物与菱镁矿连生包裹。因此要想得到更高品位的菱镁矿，就必须对菱镁矿进行细磨，使菱镁矿得到充分单体解离。

2.3 浮选实验

针对低品位难选海城菱镁矿，研发了具有鳌合作用的N-牛酯基丙撑二胺和醚胺混合捕收剂作为反浮选脱硅捕收剂，正浮选捕收剂采用脂肪酸和烃类化合物混合捕收剂。在相同条件下，同时对大石桥菱镁矿进行了选别对比实验，取得指标见表3、4。

表3 海城菱镁矿新型组合捕收剂反正浮选指标Table 3 Diverse-positive flotation index of the combined collecting agent for Haicheng magnesite

表4 大石桥菱镁矿新型组合捕收剂反正浮选指标Table 4 Diverse-positive flotation index of the combined collecting agent for Dashiqiao magnesite

新型组合胺捕收剂对海城低品位难选菱镁矿具有良好的捕收性，得到了精矿产率64.36%，含硅0.12%，含钙0.61%的良好指标。

2.4 捕收剂机理分析

鉴于海城菱镁矿石英及硅酸盐矿物包裹夹杂现象，为降低其含量，在醚胺和N-牛脂基丙撑二胺复配药剂协同作用可以有效降低SiO2 的含量。碱性条件下，石榴石和角闪石等硅酸盐矿物表面荷负电，可以和N-牛脂基丙撑二胺中一个N 原子结合，形成锚定链接，另一个N 原子与硅酸盐中Si 缔合，硅酸盐和两个N 原子发生鳌合效应，整体形态更加稳定，醚胺中的两个N 和O 也有类似的功能。在两种胺的协同作用下，能更加有效降低精矿中SiO2的含量。

鉴于海城菱镁矿白云石包裹夹杂现象，需要降低捕收剂对含钙矿物的吸附，只对菱镁矿有吸附，即正浮选捕收剂有较高的选择性。正浮选捕收剂采用脂肪酸类和烃类化合物组合捕收剂，脂肪酸在矿浆中电离显负电的油酸根离子，可与矿浆中镁离子结合，在烃类化合物的作用下，能有效的选择钙连生较少的含钙菱镁矿颗粒，进而降低精矿中CaO 的含量。

3 结 论

（1)利用AMICS 对海城和大石桥菱镁矿进行了工艺矿物学研究，研究发现海城菱镁矿矿物种类多且嵌布粒度细，脉石矿物与菱镁矿连生包裹严重，是其难选的主要原因。

（2)针对海城和大石桥菱镁矿采用反浮选一次粗浮，正浮选一次粗选两次精选工艺流程，海城菱镁矿得到了精矿产率64.36%，硅含量0.12%，钙含量0.61%的良好指标，在相同浮选条件下，相对易选的大石桥菱镁矿可以获得特级品的精矿，海城菱镁矿只能得到一级品的精矿，事实证明海城菱镁矿比大石桥菱镁矿难选。

（3)反浮选新药剂与石英及硅酸盐矿物发生螯合，两种胺的协同作用，可有效降低精矿中SiO2 的含量。脂肪酸类和烃类化合物组合捕收剂，在烃类油的作用下，捕收剂对菱镁矿的选择性更好，有利于提高精矿品位。