韩会丽， 谢科程， 赵英泰， 王余莲， 孙浩然， 张志彬， 袁志刚
沈阳理工大学 材料科学与工程学院， 辽宁 沈阳110159
引用格式：
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DOI：10.13732/j.issn.1008-5548.2026.02.007
收稿日期： 2024-12-14， 修回日期： 2025-07-03， 上线日期： 2025-09-17。
基金项目： 国家自然科学基金项目，编号： 52374271； 辽宁省教育厅项目，编号： LJKMZ20220588； 沈阳理工大学引进高层次人才科研支持计划，编号： 1010147001202； 沈阳理工大学大学生创新训练计划项目，编号： X202310144037/X202310144182。
第一作者简介： 韩会丽（1991—），女，讲师，博士，研究方向为难选铁矿石高效利用。E-mail：huili.han@qq.com。
通信作者简介： 王余莲（1986—），女，教授，博士，硕士生导师，研究方向为矿物材料制备及应用。E-mail：ylwang0908@163.com。
摘要： 【目的】 为了提高含碳酸盐难选铁矿石的分选效率，实现对复杂难选铁矿资源的高效利用，研究在分散剂作用下含碳酸盐混合磁选精矿矿浆的分散性能和分散机制。【方法】 以东鞍山烧结厂的混合磁选精矿为研究对象，自主设计分散实验装置，在进行矿样分析的基础上，考察小分子有机分散剂（柠檬酸、 苹果酸、 丁烷四羧酸）、 大分子有机分散剂［羧甲基纤维素钠（CMC-Na）］和无机分散剂（硅酸钠、 六偏磷酸钠）对混合磁选精矿矿浆的分散作用，研究不同分散剂对矿浆的分散度、 浊度、 粒度分布和矿样聚集态的影响，揭示分散剂的分散机制。【结果】 混合磁选精矿矿样的全铁（total iron，TFe）品位（质量分数）为42.97%；矿样中粒径小于48 μm的颗粒的产率约为84%，微细颗粒间容易发生相互吸附和团聚现象，并黏附覆盖在铁矿物和脉石矿物粗颗粒的表面，造成该矿石分选困难。高分子有机分散剂CMC-Na和2种无机分散剂六偏磷酸钠、硅酸钠对混合磁选精矿矿浆的分散度小于35%，而苹果酸、 柠檬酸和丁烷四羧酸3种小分子分散剂对矿浆的分散度均大于46%；在柠檬酸、苹果酸和丁烷四羧酸的质量浓度为440 mg/L时矿浆浊度均达到最大值，分别为1 850、 1 900、 2 000 NTU；柠檬酸、苹果酸和丁烷四羧酸作用后的矿浆中颗粒的D50分别为21.98、20.97、19.67 μm，D90分别为64.73、62.69、61.65 μm，3种分散剂均减小了矿浆颗粒的表观尺寸。【结论】 矿浆添加3种有机小分子分散剂柠檬酸、苹果酸和丁烷四羧酸后，触发了静电斥力、水化斥力、空间位阻的三重作用，协同打破了微细颗粒间的团聚与黏附覆盖状态，使颗粒从聚集态转为单分散态，导致了矿浆的分散度、浊度增大，矿样的粒度减小。
关键词： 磁选精矿； 分散剂； 分散特性； 分散度； 浊度； 粒度
Abstract
Objective To improve the separation efficiency of carbonate-containing refractory iron ore and achieve efficient utilization of complex and refractory iron ore resources， the dispersion performance and mechanism of carbonate-containing mixed magnetic concentrate slurry treated with different dispersants are studied， providing a basis for the application of dispersants in refractory ore separation.
Methods The mixed magnetic concentrate from the Dong'anshan Sintering Plant was used as the research object， and a dispersion experimental device was independently designed. Based on mineral sample analysis， the dispersion effects of small-molecule organic dispersants （citric acid， malic acid， butane tetracarboxylic acid）， a large-molecule organic dispersant （sodium carboxymethyl cellulose）， and inorganic dispersants （sodium silicate， sodium hexametaphosphate） on the slurry were investigated. The effects of different dispersants on the slurry’s dispersibility， turbidity， particle size distribution， and aggregation state were studied， revealing the dispersion mechanism of these dispersants.
Results and Discussion The total iron （TFe） grade of the mixed magnetic concentrate sample was 42.97%. The yield of particles with a particle size smaller than 48 μm in the ore sample was about 84%， of which particles smaller than 23 μm were about 45%. The particle size of Fe was mainly less than 37 μm， with a metal distribution rate of over 80%. Fine particles were prone to mutual adsorption and agglomeration， adhering to the coarse particle surface of useful iron minerals and gangue minerals， making ore separation difficult. The addition of dispersants enhanced the dispersibility of the mixed magnetic concentrate slurry. The dispersion degree of the slurry treated with the polymer organic dispersant CMC-Na and two inorganic dispersants， sodium hexametaphosphate and sodium silicate， was less than 35%， while the dispersion degree for the three small-molecule dispersants， malic acid， citric acid， and butanetetracarboxylic acid， was greater than 46%， demonstrating stronger dispersion effects. These dispersants also exhibited advantages such as good water solubility， high efficiency， non-toxicity， low cost， and wide availability. When the mass concentration of citric acid， malic acid， and butanetetracarboxylic acid was 440 mg/L， the slurry turbidity reached its maximum values of 1 850， 1 900， and 2 000 NTU， respectively. Under the influence of these three small-molecule organic dispersants， a large number of fine particles were restored from an agglomerated state to a single particle state， enabling better dispersion in water and an increase in slurry turbidity. The D50 values of the slurry particles treated with citric acid， malic acid， and butanetetracarboxylic acid were 21.98， 20.97， and 19.67 μm， respectively， while the D90 values were 64.73， 62.69， and 61.65 μm， respectively. All three dispersants reduced the apparent size of the slurry particles.
Conclusion After adding the three small-molecule organic dispersants—citric acid， malic acid， and butanetetracarboxylic acid—to the slurry， a combined effect of electrostatic repulsion， hydration repulsion， and steric hindrance was induced. This synergistic action broke the agglomeration and surface adhesion among fine particles， causing them to transition from an aggregated state to a monodispersed state. As a result， the dispersion and turbidity of the slurry increased while the particle size decreased.
Keywords： magnetic concentrate； dispersant； dispersion characteristics； dispersion degree； turbidity； particle size
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