橡膠籽油脂肪酸乳化分離制備反浮選捕收劑研究

王學文，歐志兵，楊雋峰，楊穩權

（1.國家磷資源開發利用工程技術研究中心，云南 昆明 650600；2.云南磷化集團有限公司 磷資源開發利用工程技術研究分公司，云南 昆明 650600）

0 引言

我國磷資源豐而不富，大部分磷礦為中低品位，需要通過浮選富集才能滿足下游用戶用礦需求。中低品位磷礦浮選一般使用脂肪酸作為浮選捕收劑原料，但市場上的脂肪酸品質各異，不同磷礦企業、不同礦區、不同性質磷礦石需要相適宜的脂肪酸，以滿足浮選指標要求。因此，中低品位磷礦浮選捕收劑的原料脂肪酸沒有統一的質量標準。

云南省磷資源儲量約為42 億t，位居國內前列，同時云南省也是國家磷復肥生產基地。經過幾十年的富礦開采，目前大部分磷礦都為中低品位，需要浮選富集后方能應用。而云南缺乏捕收劑原料脂肪酸，需要從湖北等其他省份采購，導致運輸等成本增加。為此，云南磷化集團有限公司持續在云南尋找合適的原料，以實現原料本地化。云南富產橡膠，橡膠籽油因無法食用而沒有合適用途，筆者通過對橡膠籽油進行水解、乳化分離，制備成反浮選捕收劑，并進行浮選實驗研究。以橡膠籽油脂肪酸為原料制備的反浮選捕收劑用量少，浮選指標更優，實現了浮選原料的本地化。

1 實驗部分

1.1 主要實驗試劑

脂肪酸（橡膠籽油水解后獲得），十二烷基磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉，H2SO4等。

1.2 主要實驗儀器

恒溫磁力攪拌器，低速自動平衡離心機，實驗室數顯攪拌機，電子天平，低壓反應釜，0.75 L 單槽浮選機，真空過濾機等。

1.3 實驗步驟

稱取脂肪酸50 g，13 ℃下保溫50 min。在冰浴條件下，加入一定量的水、乳化劑溶液和電解質溶液，攪拌時間30 min。對攪拌后的樣品進行第一次離心分離，離心機轉速4 000 r/min，離心溫度13 ℃，離心時間10 min，離心后取上層液體；將剩余固體部分攪拌后進行第二次離心分離，離心條件同第一次離心分離過程，然后取上層液體，與第一次液體合并，稱總質量并計算產率。將上層液體加熱，分離其中的固態脂肪酸（簡稱固酸）和水相［1-3］，稱量并計算產率。

向固酸中添加乳化劑、溶劑和表面活性劑，在130 ℃下反應合成反浮選捕收劑，進行浮選實驗。

2 橡膠籽油脂肪酸乳化分離

2.1 加水量單因素實驗

在脂肪酸用量50.0 g，乳化劑溶液質量分數0.5%、電解質溶液質量分數2%、乳化劑溶液和電解質溶液添加量恒定的條件下考察了加水量分別為脂肪酸用量的0.5、1.0、1.5、2.0 倍時固酸碘值、產率的變化，結果見表1。

表1 不同加水量對固酸碘值、產率的影響

由表1 可知，隨著加水量的增加，固酸碘值和產率均增加。由于固酸碘值越高，所制得的捕收劑反浮選效果越差，故選擇m（水）/m（脂肪酸）為0.5時進行實驗。

2.2 乳化劑用量單因素實驗

在脂肪酸用量50.0 g、m（水）/m（脂肪酸）為0.5、w（電解質）1%、乳化劑和電解質溶液添加量恒定的條件下考察了乳化劑質量分數分別為0.08%、0.10%、0.30%、0.50%、0.80%、1.00%時固酸碘值、產率的變化，結果見表2。

表2 不同乳化劑質量分數對固酸碘值和產率的影響

由表2 可見，當w（乳化劑）從0.08%增大到0.50%時，固酸碘值逐漸降低，當w（乳化劑）大于0.50%時，固酸碘值及產率逐漸增大。這是由于當乳化劑濃度較低和較高時，對分離體系的乳化作用有限，不足以讓所有固酸乳化。通過實驗數據對比，當w（乳化劑）為0.50%時，分離效果最好。

2.3 電解質用量單因素實驗

在脂肪酸用量50.0 g、m（水）/m（脂肪酸）為0.5、乳化劑溶液質量分數0.50%、電解質溶液和乳化劑溶液添加量恒定的條件下，考察了電解質溶液質量分數分別為0.3%、1.0%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%時固酸碘值、產率的變化，結果見表3。

表3 不同電解質濃度對固酸碘值和產率的影響

由表3 可知，當電解質溶液質量分數由2.0%增大到4.0%時固酸碘值和產率呈上升趨勢。這是由于對某一組成的脂肪酸分離，電解質用量有一最佳值，此時，物系的黏度和界面張力適合該組分的脂肪酸乳液結晶。通過實驗數據得出，在添加量一定的條件下電解質溶液質量分數為2.0%時，固酸碘值、產率均較佳，所以電解質溶液的最佳質量分數為2.0%。

3 固酸制備的反浮選捕收劑浮選實驗

3.1 實驗礦樣多元素及礦相組成分析

對反浮選礦樣進行化學分析，分析結果見表4。

表4 反浮選礦樣化學分析結果 %

在偏光顯微鏡下對樣品中的礦物進行鑒定和含量統計，樣品中的礦物組成及含量見表5。

表5 礦樣中各礦物的質量分數 %

由表4 和5 可以看出，礦樣為碳酸型磷塊巖，礦樣中主要有用礦物為膠磷礦。

3.2 浮選實驗研究

固酸添加乳化劑、溶劑和表面活性劑在130 ℃下反應合成膠磷礦反浮選捕收劑并進行浮選實驗，浮選流程見圖1，實驗結果見表6。

經過一次粗選，可以得到精礦w（P2O5） 為29.54%、w（MgO）為0.86%的選別指標。根據浮選實驗結果得出：用橡膠籽油脂肪酸分離產品中的固酸可制備脫鎂選擇性較好、用量較少的膠磷礦反浮選捕收劑。

圖1 反浮選實驗流程

表6 固酸制備的膠磷礦反浮選捕收劑浮選實驗結果

4 結論

（1）橡膠籽油脂肪酸制備固體脂肪酸最佳的乳化分離控制條件：w（電解質）2%、w（乳化劑）0.5%、加水量為原料脂肪酸的0.5 倍。

（2）分離的固體脂肪酸碘值越高，所制備的膠磷礦反浮選捕收劑脫鎂效果越差。

（3）分離的固體脂肪酸可制備脫鎂選擇性較好、用量較少的膠磷礦反浮選捕收劑。