幾種捕收劑在磷礦浮選脫硅中的性能評價

祝 雯，彭光菊，何東升，梅 吟，張澤強*

(1.武漢工程大學環境與城市建設學院，國家磷資源開發利用工程研究中心，湖北 武漢 430074；2.桂林地質礦產研究院，廣西 桂林 541004)

0 引 言

含硅磷礦浮選脫硅通常采用正浮選或反浮選的方法.正浮選多用脂肪酸類陰離子捕收劑在堿性介質中浮選磷酸鹽礦物，同時用水玻璃等抑制硅質礦物.而反浮選則用胺類陽離子捕收劑在中性介質中浮選硅質礦物[1-3].

以往的研究表明，用脂肪酸類捕收劑正浮選脫硅，往往存在選擇性不好、脫硅效率不高的問題.這可能是硅質礦物表面吸附鈣鎂離子，形成鈣鎂硅酸鹽活化層，從而減小了與磷酸鹽礦物的可浮性差異所致[4-6].而用胺類捕收劑反浮選脫硅，雖然其與負電性的硅質礦物有較強的靜電交互作用選擇性會好些，但也存在成本高、對礦泥比較敏感和浮選泡沫難控制等問題[7-10].

鑒于中國的磷礦資源多是難選細粒膠磷礦，而且磷礦的附加值較低，用胺類陽離子捕收劑反浮選脫硅在生產上很難推廣應用，因此本文重點用陰離子捕收劑，采用正浮選和反浮選二種方案，進行脫硅浮選試驗，并與油酸鈉和胺類捕收劑的浮選效果進行對比，以篩選出適宜的脫硅浮選藥劑和方案.

1 實驗部分

1.1 試驗礦樣

試驗礦樣取自云南海口磷礦擦洗廠尾礦沉淀池，該廠處理的是硅鈣(鎂)質沉積磷塊巖礦床上層的風化磷礦，礦石中碳酸鹽礦物已大量流失.經X射線熒光(XRF)分析和化學分析，擦洗尾礦的主要化學成分如表1和表2.從表中分析結果可見，浮選要脫除的雜質礦物主要是石英，鈣鎂碳酸鹽礦物的含量很低.

表1 擦洗尾礦XRF分析結果/％

表2 擦洗尾礦化學分析結果/％

1.2 浮選藥劑

陰離子捕收劑為油酸鈉、QW-20、YZ-50和XZ-50.其中，YZ-50和XZ-50為實驗室合成的脂肪酸衍生物捕收劑，QW-20為脂肪酸、螯合劑和非離子型表面活性劑復配的捕收劑.陽離子捕收劑為十二胺和多胺捕收劑GE-609.

1.3 試驗方法

正浮選采用復配改性的方法來減少脂肪酸用量，促進脂肪酸在磷酸鹽礦物表面的選擇性吸附.反浮選采用Ca2+離子活化硅質礦物和磷酸酯淀粉抑制磷酸鹽礦物的方法，來調整硅質礦物和磷酸鹽礦物的可浮性差異.對不同捕收劑浮選脫硅的效果比較，采用選礦效率(回收率與產率之差)作為其評價指標.

2 結果與討論

2.1 正浮選捕收劑比較

本試驗所用礦樣屬風化硅鈣(鎂)質磷礦，硅質礦物受到鈣鎂離子活化，與磷酸鹽礦物可浮性相近，單獨使用油酸鈉，YZ-50和XZ-50正浮選脫硅，浮選效果均不夠理想，而且YZ-50和XZ-50對磷酸鹽礦物的捕收能力比油酸鈉更弱.

圖1是用油酸鈉作捕收劑的浮選試驗結果.可以看出，只有當油酸鈉用量較小時，浮選才具有選擇性，P2O5品位較高.隨著油酸鈉用量增大，精礦P2O5品位降低，浮選的選擇性變差，選礦效率降低.但油酸鈉用量小，精礦中P2O5回收率較低(79.46％).

圖1 油酸鈉浮選試驗結果

為此，經大量試驗探索，研究開發了一種新的復配型捕收劑QW-20.由于QW-20中脂肪酸組分含量降低，加之混合藥劑具有協同作用的優勢，其浮選的選擇性明顯提高.

圖2是用QW-20浮選的試驗結果，可以看出，隨著QW-20用量增大，精礦中P2O5回收率隨之提高，而P2O5品位在31％左右變化不大，因此總體上選礦效率隨之提高.

圖2 QW-20浮選試驗結果

2.2 反浮選捕收劑比較

反浮選石英常用的捕收劑是胺類陽離子捕收劑.用十二胺和多胺捕收劑GE-609浮選脫硅，所得試驗結果列于表3.

試驗表明，無論是藥劑用量還是選礦效率方面，多胺浮選脫硅效果都明顯優于十二胺.但與正浮試驗結果相比，用胺類捕收劑反浮選脫硅的效果相對較差，而且泡沫發粘不易控制.究其原因可能有二方面：一是胺類捕收劑對礦泥比較敏感，而本試驗礦樣適宜的磨礦粒度為-0.074 mm占91％，含泥量較高；二是磷礦風化過程中硅質礦物受鈣鎂離子的污染，表面生成鈣鎂硅酸鹽礦物層，使其表面電性發生變化，從而影響其與胺類捕收劑的靜電交互作用.

為了探討用對磷酸鹽礦物捕收能力較弱的陰離子捕收劑反浮選脫硅的可能性，用少量磷酸酯淀粉作磷酸鹽礦物的抑制劑，用CaCl2作硅質礦物的活化劑，在中性介質條件下進行了YZ-50和XZ-50反浮選脫硅試驗，所得結果如圖3所示.

從圖3可以看出，添加適量的Ca2+可以起到活化硅質礦物浮選的作用，但過量的Ca2+會與捕收劑作用形成鈣鹽沉淀，降低選礦效率.與用胺類陽離子捕收劑浮選相比，雖然Ca2+活化能增大硅質礦物的可浮性，磷酸酯淀粉對磷酸鹽礦物有一定的抑制劑作用，但它們的可浮性差異仍不足以用陰離子捕收劑進行反浮選分離.

表3 胺類捕收劑反浮選脫硅試驗結果

圖3 陰離子捕收劑反浮選脫硅試驗結果

3 結 語

a.對于硅質礦物受鈣離子污染活化的細粒含硅磷礦，由于磷酸鹽礦物與硅質礦物的可浮性差異較小，加之細粒礦物表面活性大，磷酸鹽與硅質礦物容易相互混雜，因此浮選分離的難度較大.

b.采用陽離子捕收劑反浮選脫硅，多胺捕收劑要比十二胺效果好，但礦泥的存在以及鈣鎂離子對硅質礦物的污染作用，會惡化胺類捕收劑浮選脫硅的效果.

c.采用Ca2+離子活化硅質礦物和磷酸酯淀粉抑制磷酸鹽礦物的方法，雖然可以調整硅質礦物和磷酸鹽礦物的可浮性，但它們的可浮性差不足以用陰離子捕收劑進行反浮選脫硅.

d.用脂肪酸類捕收劑浮選磷酸鹽礦物的選擇性是隨著捕收劑濃度降低而增加的.通過對脂肪酸進行復配改性，降低捕收劑中脂肪酸組分的含量，并利用混合藥劑的協同作用，可以明顯改善捕收劑浮選磷酸鹽礦物的選擇性，提高正浮選脫硅的選礦效率.

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