几种磷矿反浮选药剂的浮选性能对比.pdf

6 8 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 3 ．0 2 ．0 1 8 几种磷矿反浮选药剂的浮选性能对比 李智力，张泽强，池汝安 武汉工程大学环境与城市建设学院，武汉4 3 0 0 7 4 摘要为考察几种捕收剂、增溶剂、助溶剂和抑制剂用于磷矿反浮选的选别效果，用贵州瓮安磷矿矿样进行了单一 反浮选对比试验。结果表明，在所比较的几种捕收剂中，w F _ o l 捕收剂的反浮选分选效果最好。同时，添加适量的聚山梨 酯和尿素之类的增溶剂或助溶剂，有利于改善捕收剂的溶解性能，提高反浮选分选效果。在用磷酸和硫酸作抑制剂的对比试 验中，发现在同等用量条件下，磷酸对磷酸盐矿物的抑制效果比硫酸要好，但成本比硫酸要高。 关键词磷矿；反浮选；捕收剂；增溶剂；助溶剂；抑制剂 中图分类号1 D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 ．9 4 9 2 2 0 1 3 0 2 _ 0 0 6 8 0 3 P e 啪m a 眦eC o m p a r i s 佃T e s to fS e v e r a lP h o s p h a t eR e V e 璐en o t a t i 佃R e a g e 觚 Ⅱ历啦，Z 日明ⅣGZ 唧n 叼，C ⅢR u ’肌 s c D o Z0 厂E n I ，{ m n m 肌t 傩da D 矗E 吲舭r t 叼，W h h n nI h S 蹴u t eo 厂孔曲，l D Z 0 鲫， Ⅵ包h 肌船D o 舛，饥Z n 面 A b s t r a c t T oe v a l u a t et h ee 玎 e c to fs e v e r a lc o Ⅱe c t o r s ，s o l u b i l i z e r s ， c o s o l v e n ta n dd e p r e s s a n t so n r e v e r s en o t a t i o no fp h o s p h a t eo r e ，t h ec o n t r a s tt e s t so fs i n g l er e v e r s en o t a t i o nw e r ec 删e do u tt a k i n g p h o s p h a t ei nW e n g f uG u i z h o ua ss a m p l e s ．T h er e s u l ts h o w st h a ta m o n gc o U e c t o r su n d e rc o m p a r i s o n ， t h eb e s t b e n e f i c i a t i o ne m c i e n c yi so b t a i n e db yW F 0 1c o l l e c t o r ．A tt h es a m et i m e ， a d d i n ga p p I ．o p r i a t ed o s a g e o f s o l u b i l i z e ro rc o s o l v e n t ，s u c ha sp o l y s o r b a t ea n dc a r b a m i d e ，c a ni m p r o v et h es o l u b i l i t yp m p e r t i e so fc o U e c t o r a n dt h ee f k c to fc o l l e c t o ri nr e v e r s en o t a t i o n ．I nt h et e s to fu s i n gs u l f u r i ca c i da n dp h o s p h a t ea c i da s d e p r e s s a n t ，p h o s p h a t ea c i d i sb e t t e rt h a ns u Ⅱh r i ca c i dw h e nt h es 锄ed o s a g eo fd e p I ℃s s a n ta r eu s e d ， b u t p h o s p h a t ea c i di sm o r ℃e x p e n s i v e ． K e yw o r 司I s p h o s p h a t e ；r e v e r s en o t a t i o n ；c o U e c t o r ；s o l u b i l i z e r ；c o s o l v e n t ；d e p r e s s a n t 中国的磷矿资源绝大部分是中低品位磷块岩， 通常要经过选矿富集才能加以利用[ I - 2 ] 。对于杂质 组分以白云石为主的白云质磷矿，由于在酸性介质 中白云石的可浮性比磷酸盐矿物更好，所以多采用 反浮选工艺，以无机酸调整矿浆p H 值和抑制磷酸 盐矿物，用脂肪酸类捕收剂将白云石作为泡沫产品 浮选出来，而磷酸盐矿物则富集在浮选槽内作为精 矿产品阳] 。在反浮选过程中，浮选药剂的选择起 至关重要的作用[ 5 ] 。本文重点对几种磷矿反浮选 捕收剂的浮选效果进行试验对比，同时考察增溶 剂、助溶剂和抑制剂对磷矿反浮选效果的影响。 1 试验 1 ．1 试验矿样 试验矿样取自贵州瓮安磷矿，为确定其主要物 质组成，进行了x 射线荧光 X R F 定量分析和多 元素化学分析，分析结果如表1 和表2 。可以看 出，试验矿样为硅质一白云质碳酸盐型磷矿石，其 中M g O 含量较高，通过反浮选脱除白云石，可以 达到富集磷矿的目的。 1 ．2 浮选药剂 用于试验对比的各种浮选药剂见表3 。 基金项目“9 7 3 ”预研项目 2 0 l l c M l l 9 0 1 ；湖北省自然科学基金创新群体项目 2 0 1 0 C D A 0 7 ；武汉市科技攻关计划项目 2 0 1 1 6 0 7 2 3 2 2 1 ；武汉工程大学科学研究基金项目 1 3 1 1 5 0 4 3 。 收稿日期2 0 1 2 1 1 - 0 7修回日期2 0 1 2 1 l 一2 0 作者简介李智力 1 9 8 9 一 ，男，湖北石首人，矿物加工工程专业，硕士。 万方数据 2 0 1 3 年第2 期李智力等几种磷矿反浮选药剂的浮选性能对比 6 9 表2原矿多元素化学分析结果 T a b l e2C h e m i c a la I I a l v s i sr e s u l t so fm n o f - m i n eo r e ／％ 成分P 舡M 9 0c a 0s i 0 2A J 籼F e 她Fc 0 酸不溶物烧失量 含量2 3 ．1 55 ．2 l3 9 ．2 21 6 ．1 7 4 ．6 5 1 ．1 7O ．7 45 ．8 81 7 ．0 31 l j l 表3试验用浮选药剂 ‘r a b l e3n o t a t i o nr e a g e n tu s e di nt e s t 1 ．3 试验方法 试验采用反浮选一次粗选流程，将试样磨至 一7 4 “m 占8 5 ％，在相同工艺条件下，通过比较不 同浮选药剂的浮选效果，评价药剂的浮选性能。浮 选效果用P 2 0 ，综合选矿效率 回收率与产率之差 作为其评价指标。 2 结果与讨论 2 ．1 捕收剂对比 在硫酸用量为8k 加的条件下，不同捕收剂的 浮选效果如表4 。可以看出，单用油酸钠作捕收 剂，不仅用量大 需要2k 趴 ，而且浮选效果不 好，选矿效率只有1 1 ．8 6 ％。采用其它三种改性脂 肪酸捕收剂，则可以大幅度降低药剂用量，只需 0 ．9 k 加选矿效率就可以提高到1 6 ％以上。其中 w F 一0 1 捕收剂的选矿效率最高，达1 8 ．3 0 ％。 2 ．2 增溶剂、助溶剂的加入对浮选效果的影响 表4不同捕收剂浮选试验结果 T h b l e4T e s tr e s u l t so fd i f f 宅r e n tc o U e c t o r s ，％ 捕收剂用量／ k g r 1 产品名称产率P 2 0 ，品位P 2 0 s 回收率选矿效率 由于脂肪酸碳链相对较长，不易溶解和分散， 且低温时溶解度会降低，导致其在矿浆中分散不 良，而降低捕收性能。加入助溶剂或增溶剂的目的 是为了增强捕收剂在矿浆中的溶解和分散，提高捕 收性能。 2 ．2 ．1 增溶剂的加入对浮选效果的影响 增溶是指难溶性药物在表面活性剂的作用下， 在溶剂中增加溶解度并形成溶液的过程。经过大量 试验探索，找到了对捕收剂浮选效果有较明显影响 的增溶剂聚山梨酯。在表面活性剂聚山梨酯溶度超 过C M C 后形成表面活性剂胶团，胶团内部有着与 液烃相同的状态，难溶于水的有机物进入与它本身 性质相同的胶团核中，成为热力学稳定体系。增溶 质进入胶团有不同的模式，而脂肪酸类捕收剂进入 胶团属于栏栅型，增溶物的亲水基在胶团表面，疏 水基伸人胶团中心，在表面活性剂分子之间呈栏栅 状，从而改善捕收剂的溶解性能。 堡 过 咯 堡l鸯 薹1 1 8 囊 聚山梨酯的用量， g ’t 。1 图1 增溶剂对捕收剂浮选效果的影响 F i g ．1 E f k c to fs o l u b i l i z e ro nc o U e c t o rn o t a t i o n 图1 为聚山梨酯的加入对w F - o l 捕收剂浮选 效果的影响。从图l 可以看出，聚山梨酯的加入对 W F 加1 捕收剂浮选效果的影响较大。在用量小时， 选矿效率随着聚山梨酯用量的增加而增大，用量达 到5 0 0 趴时，浮选效果最好，选矿效率达到 1 9 ．7 0 ％，同时品位也达到最大值。超过5 0 0 虮后， 随着聚山梨酯用量继续加大，选矿效率反而减小，在 用量为9 0 0 趴时，选矿效率下降到了1 7 ．5 ％以下。 2 ．2 ．2 助溶剂的加入对浮选效果的影响 助溶剂是为增加难溶药剂的溶解度而加入的一 类物质，它能使难溶性药剂在某一溶剂 多为水 中溶解度增大。助溶剂增加溶解度的四种途径络 万方数据 7 0 有色金属 选矿部分2 0 1 3 年第2 期 合，形成复合物，分子缔合，复分解反应形成可溶 性盐。 助溶剂尿素的加人对捕收剂油酸钠浮选效果的 影响如图2 ，可以看出尿素的加入对捕收剂浮选效 果是有一定的有利影响。随着尿素用量的增加，选矿 效率有所增加，当助溶剂尿素用量增加到8 0 0 鼽 时，选矿效率达到最大值，当尿素用量超过8 0 0 趴 后，随着用量的增加，选矿效率反而降低。 助溶剂尿素的加入对浮选效果的影响，可能是 油酸钠分子通过与尿素分子形成氢键，使其亲水性 增加，从而增大油酸钠在矿浆中的溶解度。 堡 翅 咯 堡r 零 蓍七。囊 助溶剂尿素用量， g ．t - 1 图2 助溶剂对油酸钠浮选效果的影响 F i g ．2 E 雎c to fc o s o l V e n to ns o d i u mo l e a t en o t a t i o n 2 ．3 抑制剂磷酸和硫酸对比 在磷矿的反浮选中，常用到硫酸、磷酸作为抑 制剂。有时候单独用硫酸，有时候单独用磷酸，还 有时候硫酸和磷酸联合用[ 5 ] 。磷酸对磷灰石有较强 的抑制作用，但只有在用量较大时抑制效果才明显。 表5不同抑制剂对比试验结果 存在，故H 2 P O 。_ 在磷矿物表面的吸附阻止了捕收剂 阴离子的吸附[ 7 ] 。同时H 2 P 0 4 _ 和磷矿物周围的水分 子之间形成了强氢键，使得矿物亲水。因为方解石 和白云石在酸性条件下产生二氧化碳，这对形成强 氢键造成影响，因此它们能用脂肪酸类捕收剂进行 浮选从而与磷灰石分离[ 8 ] 。同时碳酸盐在酸陛介质 中其表面会形成C O 微泡，可能增加浮选时气泡粒 子的附着，这就有利于反浮选[ 9 ] 。硫酸在磷矿物反 浮选中的作用是使介质达到白云石可浮性较好的 p H 范围，并优先溶解碳酸盐表面的C 0 3 2 一，使该矿 物表面具有较多的阳离子活化质点，以利于捕收剂 的吸附，而在此p H 范围，磷矿物可泽陛差。 3 结语 1 采用改性脂肪酸作捕收剂，与油酸钠捕收 剂相比，可大幅度降低药剂用量，改善浮选效果。 2 添加适量的特定的增溶剂或助溶剂对浮选 是有利的。增溶剂如聚山梨酯，助溶剂如尿素等。 3 在同等用量条件下，磷酸对磷酸盐矿物的 抑制效果比硫酸要好，但成本比硫酸要高。 参考文献 [ 1 ] 温婧．中国磷矿资源类型和潜力分析[ D ] ．北京中国 地质大学，2 0 1 1 ． [ 2 ] 高永峰．我国磷矿资源的特点及加工利用建议[ J ] ．化学 工业，2 0 0 7 ，2 5 1 1 2 3 ． [ 3 ] E 1 妇l a n iDA ，A b o u z e i dAM ．n o t a t i o n o fc a r b o n a t e s T h b l e5T b s tr e s u l t s0 fd i 丘．e r e n td e p r e s s a n t s／％ [ 4 ] 从表5 中可以看出，硫酸用量为8k 加时的选 矿效率和磷酸用量为5k 趴时的选矿效率接近。可 知，在相同选矿效率的情况下，硫酸用量较磷酸用 量大。因为磷酸在用量较大时抑制效果更明显，所 以得出在同等用量时，磷酸对磷酸盐矿物的抑制效 果比硫酸好，但硫酸的价格较磷酸低。 磷酸能够抑制磷矿物主要是由于磷酸根离子对 磷矿物表面钙离子的特性吸附。根据H 3 P O 。的解离 常数可知，p H5 ．0 ～5 ．5 时，其主要以H 2 P 0 4 - 的形态 f 南m p h o s p h a t e o r ei na c i d i cm e d i a [ J ] ．I n t e m a t i o n a l J 0 u m a lo fM i n e r a lP m c e s s i n g ，1 9 9 3 ，3 8 2 3 5 2 5 6 ． E l S h a U H ，Z h a n gP ，A b d e l K h a l e kN ，e ta 1 ． B e n e f i c i a t i o n t e c h n o l o g y o f p h o s p h a t e s c h a U e n g e s a n d s o l u t i 蚰s 【J J ．M i n e r a l s锄d M e t a l l u 哂c a lP r o c e s s i n g ， 删，2 1 1 1 7 2 6 ． [ 5 ] 李防，韩双双，魏以和．磷矿反浮选捕收剂的评价方法 [ J ] ．武汉工程大学学报，2 0 1 2 ，3 4 1 0 2 4 2 7 ． [ 6 ] 谢恒星，钟康年．硫酸和磷酸对磷块岩反浮选分选[ J ] ． 武汉化工学院学报，1 9 9 9 ，2 1 1 3 4 3 8 ． [ 7 ] 彭儒，罗廉明．磷矿选矿[ M ] ．武汉武汉测绘科技大 学出版杜，1 9 9 2 ． 1 8 jS i sH ，C h 蚰d e rS ．R e a g e n t su s e di nt 1 1 en o t a t i o no f p h o s p h a t e o r e s ac r i t i c a lr e v i e w[ J ] ．M i n e r a l s E n g i n e e r i n g ，2 0 0 3 ，1 6 5 7 7 5 8 5 ． [ 9 ] 钟康年，韩英，谢恒星．磷灰石与白云石的浮选分离[ J ] ． 有色金属，1 9 9 4 ，4 6 2 3 l 一3 8 ． 万方数据