高磷铁矿石属一类典型的复杂难处理矿石。我国的高磷铁矿石储量可观,开采条件好,但由于磷的存在,其使用价值受到限制。磷是铁精矿中的有害杂质,铁精矿含磷较多在冶炼过程中会产生“冷脆”现象。高磷铁矿石中的铁矿物与含磷矿物难以实现有效分离。如果解决了选矿脱磷的关键技术问题,这种铁矿资源将成为一种重要的铁矿资源。与此同时,随着冶金工业的发展和新工艺的出现,对铁精矿中磷的含量也有更加严格的限定,而国内矿山企业又缺乏生产高质量铁精矿的关键技术和手段,以致我国炼铁原料的质量差、铁精矿供应缺口较大。因此,实现铁精矿中含磷矿物的深度脱除,使产品最大程度满足市场的需要成为缓解铁矿石进口压力以及缓解国内矿山所面临困难局面的重要举措。本文对赤铁矿和磷灰石选择性浮选分离机理与工艺进行了研究,重点对磷灰石和赤铁矿表面电性、矿物表面与油酸钠和可溶性淀粉作用特征等进行了理论研究,确定磷灰石和赤铁矿之间的浮选特性差异,揭示两种矿物浮选分离的内在规律,最终实现两种矿物的有效分离,为高磷铁矿石浮选脱磷提供理论依据。纯矿物试验得出:磷灰石在pH=10、油酸钠用量4×10-4mol/L时浮选效果最好,回收率为93%左右。赤铁矿在弱酸环境下浮选效果比较好。淀粉的添加及用量对赤铁矿和磷灰石的浮选具有一定的影响,但赤铁矿受淀粉的影响尤为明显,当淀粉添加量由Omg/L增加到80mg/L时,赤铁矿的回收率减少将近30%。当淀粉用量为40mg/L,赤铁矿和磷灰石的回收率相差近70%。赤铁矿与磷灰石在水溶液中的溶解特性、矿物表面溶解离子与溶液pH的研究结果表明:磷灰石在去离子水溶液体系的溶解比较迅速,溶解平衡时pH值为8.1;赤铁矿在去离子水溶液体系中pH值基本没有变化。磷灰石表面溶解的Ca2+浓度和赤铁矿表面溶解的Fe3+浓度均随pH值的升高而降低。pH=10.5时,Ca2+的含量为19.34mg/L,而Fe3+含量为2.21mg/L。矿物表面Zeta电位测定结果表明:油酸钠在赤铁矿和磷灰石表面发生了吸附。加入40mg/L的淀粉后,赤铁矿表面Zeta电位有所下降,淀粉在赤铁矿表面发生了吸附;磷灰石表面Zeta电位总体变化较小,淀粉与磷灰石表面相互作用的程度不明显。矿物表面与药剂(油酸钠、淀粉)作用前后的红外光谱、XPS分析结果表明:在pH=10下,油酸钠中—COO—基团分别与赤铁矿和磷灰石表面发生化学吸附,分别生成了相应的油酸盐组分(油酸铁和油酸钙),从而促使其疏水上浮,造成两者选择性浮选分离的困难;淀粉与赤铁矿发生了明显的化学吸附和物理吸附,阻碍了油酸钠在矿物表面的化学吸附而产生抑制作用;淀粉在磷灰石表面作用的强度很弱,对其浮选特性的影响较少,这是淀粉促使赤铁矿与磷灰石选择性浮选分离的根本原因;油酸钠与赤铁矿作用前后,铁元素2p电子的结合能相差0.28eV,赤铁矿表面Fe原子的化学状态发生了漂移,油酸钠中—COO—基团通过化学作用吸附在赤铁矿表面,表现出油酸铁组分的特征性质,油酸钠在赤铁矿表面发生了化学吸附;赤铁矿与淀粉与作用前后,铁元素2p电子的结合能相差0.25eV,赤铁矿表面Fe原子的化学状态发生了漂移,同时在赤铁矿作用后surface peak处新出现了 FeOOH峰,淀粉分子中的羟基(—OH)与赤铁矿表面的Fe发生了化学作用,淀粉在赤铁矿表面发生了化学吸附。这为赤铁矿与磷灰石选择性浮选分离创造了良好的条件。基于前期理论研究,对实际矿石TFe品位为57.08%,P为0.45%的含赤铁矿高磷铁精矿,采用反浮选脱磷工艺,在NaOH800g/t、淀粉1200g/t、油酸钠400g/t,通过延长粗选时间,一次粗选就可获得铁品位58.75%、磷含量0.21%的铁精矿,脱磷率为65%。本文为对类似的高磷铁矿石反浮选脱磷提供一定的理论基础和技术支撑。