印万忠教授团队：椰油酰甘氨酸钠对菱铁矿与赤铁矿的浮选分离影响研究

作者简介

印万忠

东北大学、福州大学教授，博士生导师，教育部新世纪优秀人才，福建省闽江学者特聘教授，辽宁省青年骨干教师，辽宁省矿物加工技术重点实验室主任，辽宁省百千万人才工程“百”人层次人选，福建省首批国土资源专业技术带头人。兼任中国有色金属学会第六、七、八届选矿学术委员会委员、中国矿业联合会第四、五、六届选矿学术委员会委员，辽宁省高层次科技专家库专家、《金属矿山》杂志编委。主要从事矿物浮选理论与技术、复杂多金属矿高效分离和矿物材料等教学与科研工作。主持国家级、省部级等各类项目40余项。主编出版专著17部，译著1部，参编专著12部。在国内外发表学术论文700余篇，被SCI检索收录200余篇。入选斯坦福大学和爱思唯尔全球前2%顶尖科学家“终身影响力”榜单。获国家科技进步奖二等奖1项，省部级科技进步奖一等奖6项，二等奖4项。获授权国家发明专利27项。

引用格式

印万忠,张西山,马英强,等.椰油酰甘氨酸钠对菱铁矿与赤铁矿的浮选分离影响研究[J/OL].金属矿山,1-11[2025-07-02].http://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1055.TD.20250618.1730.009.html.

摘要

为了解决含碳酸盐赤铁矿石分选指标不理想的问题，以菱铁矿和赤铁矿为研究对象、椰油酰甘氨酸钠+油酸钠（SCG+NaOL）为组合捕收剂，开展了高效浮选分离菱铁矿与赤铁矿的系统浮选试验研究。并通过接触角测试、Zeta电位测试、红外光谱分析、表面张力测试和吸附量测试揭示了复配药剂与矿物的作用机理。浮选试验结果表明：组合捕收剂椰油酰甘氨酸钠+油酸钠（质量比为7∶1）对菱铁矿具有良好的可浮性，对赤铁矿的可浮性较差；在pH=7、椰油酰甘氨酸钠+油酸钠用量为100 mg/L条件下处理人工混合矿（菱铁矿与赤铁矿质量比1∶4），可获得FeO含量为44.07%、菱铁矿回收率为71.92%的泡沫产品，分离指数为6.71，相较于淀粉—油酸钠体系，菱铁矿FeO品位和回收率分别提高了6.14个和32.10个百分比。机理分析表明，SCG与NaOL复配后可显著提升SCG的溶解性，SCG+NaOL与2种矿物作用后，可显著提升菱铁矿的疏水性和赤铁矿的亲水性。同时，与淀粉+NaOL体系相比，SCG+NaOL药剂制度简单，可显著提升菱铁矿与赤铁矿浮选分离的选择性。

研究背景

钢铁工业是国民经济发展的支柱型产业，铁矿石是钢铁生产的主要原料。中国是铁矿石资源大国和生产大国，资源总量和生产量均居世界前列。受资源禀赋影响，我国年产铁精矿与钢铁业的需求严重失衡，入炉矿石大量依赖进口，对外依存度甚至超过70%。因此，发展贫杂细难选铁矿石资源开发利用技术具有重要的战略意义。

针对碳酸盐型赤铁矿石，杨斌等发现，优先浮选菱铁矿再反浮选脱硅，可获得铁品位65.67%、回收率60.32%的优质铁精矿。对于复杂难选碳酸盐型赤铁矿石，东北大学相关课题组虽然提出了分步浮选新工艺，即第一步在中性条件下正浮选回收菱铁矿，第二步在高pH值下采用反浮选脱硅工艺回收赤铁矿，一定程度上能消除菱铁矿对反浮选脱硅的不利影响，但第一步正浮选阶段，赤铁矿随着菱铁矿上浮，不仅会影响菱铁矿回收工艺的高效性，还会影响后续反浮选阶段的精矿指标。因此，优化第一步正浮选回收菱铁矿的效果具有重要意义。

目前，业界对该阶段菱铁矿浮选高效性研究的关注度不够，特别是关于菱铁矿浮选选择性捕收剂的研究较少。研究发现，相较于油酸钠，酰氨基羧酸捕收剂对碳酸盐类（菱锰矿）矿物具有更高的浮选分离效率。椰油酰甘氨酸钠（SCG）是一种新型阴离子型氨基酸类表面活性剂，含有羧基和酰胺基，状态稳定、盐含量低，具有出色的发泡性能，但部分椰油酰甘氨酸钠以椰油酰甘氨酸的形式存在，导致溶解度下降。同时研究发现，SCG与NaOL进行复配可提升其浮选性能。

国家自然科学基金项目（编号：52374259）的支持下，印万忠教授团队重点开展了NaOL与SCG复配对菱铁矿与赤铁矿浮选分离的影响及影响机理研究，以期菱铁矿与赤铁矿的浮选分离实践提供理论依据。

试验数据图展示

图1 NaOL用量试验结果

图2 不添加淀粉情况下的pH值试验结果

图3 添加淀粉情况下的pH试验结果

图4 淀粉用量试验结果

图5 SCG用量试验结果

图6 pH值对菱铁矿与赤铁矿可浮性的影响

图7 SCG+NaOL用量试验结果

图8 pH值对菱铁矿与赤铁矿可浮性的影响

表1 人工混合矿浮选分离试验结果

表2 菱铁矿和赤铁矿与不同药剂作用后的接触角

图9 不同捕收剂不同浓度下溶液的表面张力

表3 不同药剂在菱铁矿和赤铁矿表面的吸附量

（a）菱铁矿

（b）赤铁矿

图10 不同药剂作用前后菱铁矿与赤铁矿的Zeta电位

（a）作用前

（b）作用后

图11 药剂作用前后菱铁矿和赤铁矿的红外光谱

研究结论

（1）纯矿物可浮性试验和人工混合矿浮选试验表明，在复配药剂SCG+NaOL用量100 mg/L、矿浆pH = 7的条件下，菱铁矿与赤铁矿间的可浮性差异较大，可以实现菱铁矿与赤铁矿的高效分离。

（2）接触角、表面张力、吸附量和Zeta电位以及红外光谱分析表明，SCG与NaOL复配可显著提升SCG的溶解性，SCG+NaOL可大大提升菱铁矿的疏水性，同时提升赤铁矿的亲水性。与淀粉+NaOL体系相比，SCG+NaOL药剂制度简单，且能显著提升菱铁矿与赤铁矿浮选分离的选择性。

（3）本研究仅对含菱铁矿及赤铁矿的复杂难选铁矿石分步浮选流程的第一步开展了试验，后续将开展整个流程研究，为此类矿石的工业化开发利用提供参考依据。

利用提供参考依据。

《金属矿山》简介

《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。

供稿：杨 婷

编排：余思晨

审核：王小兵

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