磁化處理最早應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，在13世紀(jì)，物理學(xué)家格爾休發(fā)現(xiàn)了磁化處理水的醫(yī)療作用，北宋《圣濟(jì)總錄》記載磁石煉水可治療小兒驚癇。1945年，比利時(shí)韋梅朗發(fā)現(xiàn)磁化處理水可減少鍋垢的產(chǎn)生，然而直到蘇聯(lián)提出該技術(shù)可能改變水系的物理化學(xué)性質(zhì)的假設(shè)后，磁化處理才引起廣泛關(guān)注。21世紀(jì)以來，磁化處理技術(shù)逐漸在礦物加工領(lǐng)域受到重視。研究表明，磁化處理能夠強(qiáng)化捕收劑與目的礦物的作用，降低浮選過程中的藥劑用量，同時(shí)提高浮選回收率。水是選礦過程中重要的介質(zhì)，而磁化處理能夠改變水溶液的電導(dǎo)率、蒸發(fā)速度、滲透壓等物理化學(xué)性質(zhì)，提高水溶解氧量及一些鹽類的溶解度，降低表面張力和黏度，對(duì)選礦過程具有重要意義。

眾多研究表明，將磁化技術(shù)應(yīng)用于鐵礦浮選具有積極作用，磁化處理浮選藥劑可以加強(qiáng)赤鐵礦顆粒間的絮凝作用，磁化油酸鈉對(duì)鈦鐵礦的選擇性增大。目前對(duì)磁化處理的研究多集中于磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁化時(shí)間等對(duì)浮選的影響，鮮有磁場(chǎng)位型對(duì)磁化效果影響的研究。為進(jìn)一步了解油酸鈉體系下磁化處理對(duì)赤鐵礦和石英浮選分離效果的影響，通過純礦物和人工混合礦試驗(yàn)，研究了磁化處理中磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁化時(shí)間、磁場(chǎng)位型對(duì)油酸鈉的捕收效果，并從表面張力、電導(dǎo)率和Zeta電位等方面分析作用機(jī)理。

1試驗(yàn)原料及方法

1.1試驗(yàn)原料

赤鐵礦原礦樣取自淡水河谷國際公司，TFe品位為64.38%，SiO2含量為2.25%。經(jīng)洗礦、破碎、磨礦、重選、弱磁選、脫磁，制得赤鐵礦純礦物樣品，TFe品位為66.11%，純度為94.52%。石英純礦物為美國尤尼明高純石英砂，純度99.99%，含鐵小于3×10-5%。對(duì)赤鐵礦和石英純礦物進(jìn)行XRD分析，可知，赤鐵礦純礦物中含赤鐵礦和微量針鐵礦，石英純礦物中未發(fā)現(xiàn)其他雜質(zhì)。

通過NKT6100-D激光粒度儀進(jìn)行粒度分析，結(jié)果表明:赤鐵礦純礦物的D50為50.64μm，石英純礦物的D50為62.24μm。

本試驗(yàn)所用藥劑均為分析純，NaOH和HCl作為pH值調(diào)整劑，油酸鈉作為赤鐵礦的捕收劑;浮選用水為超純水，試驗(yàn)前浮選用水和藥劑均水浴加熱至25℃。

1.2試驗(yàn)方法

(1)磁化處理。將0.01 mol/L的油酸鈉溶液(40.0 mL)置于磁化裝置中磁化，攪拌轉(zhuǎn)速600 r/min，在一定磁化條件下對(duì)浮選藥劑進(jìn)行磁化處理。

(2)浮選試驗(yàn)。在XFGⅡ5掛槽浮選機(jī)浮選槽內(nèi)加入5.0 g赤鐵礦或石英純礦物，并加入45.0 mL一定pH值的超純水，攪拌3 min，加入油酸鈉，攪拌3 min，手動(dòng)刮泡5 min。所得產(chǎn)品過濾、烘干、稱重，計(jì)算回收率。

表面張力測(cè)定。按(1)中所述方法對(duì)油酸鈉溶液進(jìn)行磁化處理，磁化完成后立即用BZY系列全自動(dòng)表面張力儀測(cè)其表面張力。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果

為了研究磁化處理浮選藥劑強(qiáng)化赤鐵礦回收的作用機(jī)理，測(cè)定了不同磁化條件下溶液表面張力、電導(dǎo)率及Zeta電位，結(jié)果見圖1～圖3。

由圖1可知，磁感應(yīng)強(qiáng)度從0增長到150 mT，油酸鈉的表面張力從24.6 mN/m增長到25.4 mN/m，電導(dǎo)率從35.9μs/cm降低至41.6μs/cm，赤鐵礦的Zeta電位從-35.24mV增長到-51.47mV，石英的Zeta電位幾乎不變;繼續(xù)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，油酸鈉的表面張力趨于平穩(wěn)，電導(dǎo)率緩慢減小，赤鐵礦的Zeta電位減小，石英的Zeta電位幾乎不變。

由圖2可知，磁化時(shí)間從0增加到6 min，藥劑的表面張力從24.6 mN/m增長到25.4 mN/m，電導(dǎo)率從35.9μs/cm降低至44.9μs/cm，Zeta電位從-35.24 mV增長到-54.77 mV，繼續(xù)增加磁化時(shí)間，油酸鈉的表面張力趨于平穩(wěn)，電導(dǎo)率緩慢減小，赤鐵礦的Zeta電位減小，石英的Zeta電位幾乎不變。

由圖3可知，1號(hào)磁場(chǎng)位型條件下，油酸鈉的表面張力、電導(dǎo)率和赤鐵礦的Zeta電位絕對(duì)值均最大。

少量油酸鈉就能顯著降低水的表面張力，再增加溶液濃度，溶液表面張力幾無變化，油酸鈉的臨界膠束濃度(CMC)為1.025×10-3mol/L。磁化處理后油酸鈉溶液的表面張力增大，說明油酸鈉溶液中的表面活性組分發(fā)生變化。油酸鈉溶液中分子離子絡(luò)合物濃度最大時(shí)，表面張力最低。因此，磁化處理后油酸鈉溶液中分子離子絡(luò)合物占比減少，絡(luò)合物分解，油酸根離子和油酸根離子二聚物增加，油酸鈉對(duì)赤鐵礦的捕收能力增強(qiáng)。溶液的電導(dǎo)率與溶液中的離子種類和離子濃度有關(guān)，磁化處理后油酸鈉溶液的電導(dǎo)率增大，說明磁化處理促進(jìn)了油酸的電離，溶液中油酸根離子增多，有利于藥劑在赤鐵礦表面的吸附。Zeta電位的變化說明磁化處理后油酸根離子在赤鐵礦表面的吸附增強(qiáng)，提高了赤鐵礦的可浮性，與電導(dǎo)率、表面張力結(jié)果一致。

結(jié)論

(2)表面張力、電導(dǎo)率和Zeta電位測(cè)試結(jié)果表明，磁化處理后溶液中油酸鈉離子濃度增加，油酸根離子在赤鐵礦表面的吸附增強(qiáng)，有利于赤鐵礦和石英的浮選分離。