改性脂肪酸对磷矿的浮选
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第 ６卷第４期 ２０１４年４月 武汉工程大学学报 Ｊ． Ｗｕｈａｎ Ｉｎｓｔ．Ｔｅｃｈ． Ｖｏ１．３６ Ａｐｒ． Ｎｏ．４ 、 ２０１４
文章编号：１６７４—２８６９（２０１４）０４—００２２—０５
改性脂肪酸对磷矿的浮选
杨昌炎 。，夏刚 ，潘玉 ，张婷 ，Ｔ－－－￣４ ，吴元欣
［１．绿色化工过程教育部重点实验室（武汉工程大学），湖北武汉４３００７４； ２．催化材料制备及应用湖北省重点实验室（黄冈师范学院），湖北黄冈４３８０００￣
摘 要：改性脂肪酸ＸＦ一１是一种新型的磷矿捕收剂．为了考察ＸＦ一１对磷矿的浮选效果，选取ｘＦ＾ｌ、磺化油 酸钠及油酸钠为捕收剂对宜化磷矿进行浮选，动电位及单矿物吸咐对比分析表明，在捕收剂用量为１．５ ｋｇ／ｔ，
浮选温度为３Ｏ℃时，ＸＦ—ｌ、磺化油酸钠和油酸钠将五氧化二磷品位为２１％的粗磷矿分别提升到２７ 、 ２３．６ 、２２．１ ，磷回收率分别为８５ 、７５．４ 、７４．８ ；在低温１５～２５℃时，ＸＦ一１浮选获得磷矿品位和磷回
收率明显高于磺化油酸钠和油酸钠．采用粗选与精选相结合的闭路浮选工艺，捕收剂ＸＦ一１选别出品位为
３Ｏ 、磷回收率为９Ｏ 的磷精矿，且精矿氧化镁含量只有１．４ ．ｘＦ＿１所表现出的亲和力和吸附力优于磺化 油酸钠和油酸钠，ＸＦ一１具有良好的捕收性能． 关键词：改性脂肪酸；浮选；磷矿 中图分类号：ＴＤ９７１ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－２８６９．２０１４．０４．００５
０ 引 言
中国磷资源储量位居世界第二，但多数集中 于中低品位磷矿，约占总贮量的８Ｏ ］．随着富矿
资源日渐枯竭和磷矿工业的发展，开发高镁低磷
的中低品位磷矿成为当前磷矿利用的研究热点． 磷矿浮选是磷矿富集的有效方法之一｜２］，磷
矿浮选的关键在于浮选药剂ｌ３ｊ．脂肪酸类捕收剂
是现代磷矿浮选工艺中广泛采用的浮选药剂，其 优点在于价格低廉，但在磷矿浮选中表现出以下 不足：水溶性差、选择性差、不耐硬水、耐低温性能
差、易起泡、使用量大 ］．为了提高捕收剂的选择
性和低温溶解性，近年来大量的脂肪酸类捕收剂 的制备研究主要围绕着捕收剂多官能团化、官能 团中心原子多性化、聚氧乙烯基化、异极性化、弱 鳃离化或非离子化以及混合协同化等方面开展 ］．
本实验拟以脂肪酸（碳原子数１０～２０之间）
为原料，通过催化酯化、磺化、羟肟化等改性方法，
制备出改性脂肪酸捕收剂ＸＦ一１．对湖北宜化磷矿
进行了浮选研究，利用ｚｅｔａ电位分析和单矿物吸
附分析ＸＦ一１对磷矿的吸附捕收情况，与传统的捕
收剂油酸钠和磺化油酸钠进行对比．
１ 实验部分
１．１ 原料
硅一钙（镁）胶质磷矿原料，来源于湖北宜化集
团公司．磷矿原料经过破碎、球磨，筛分获得粒度 大于０．０７５ ｍｍ的粉料作为实验用磷矿样．磷矿样
的化学组成如表１所示．
表１磷矿的化学组成 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ
１．２仪器及试剂
采用仪器：ＤＦ一１０１Ｓ型集热式恒温磁力搅拌
器、Ｄ一９７１型无级调速搅拌器、ＸＭＢ一６７型棒磨 机、ＸＦＤ一６３型单槽浮选机、ＸＳＨＦ一３型湿式分样
机、ＲＫ／ＺＬ一０２６０／０２００型循环泵抽滤机，以及
ＵＶ一１６００分光光度计和马尔文激光粒度仪．
收稿日期：２０１４—０４—１７ 基金项目：湖北省自然科学基金项目（２００７ＡＢＡ２５３）；湖北省优秀中青年项目（Ｑ２ＯＯ７ｌ５００４）；黄冈师范学院博士基金 项目（２０１１ＣＤ２１６）；武汉工程大学研究生创新基金（ＣＸ２０１３０３４） 作者简介：杨昌炎（１９６９一），男，湖北鄂州人，教授，博士，硕士研究生导师．研究方向：能源化工及反应分离技术．
第４期 杨昌炎，等：改性脂肪酸对磷矿的浮选 ２３
采用试剂：捕收剂采用质量分数为２ ０ＡＸＦ一１
（实验室制备）溶液、２ 磺化油酸钠溶液或２ 油 酸钠溶液，抑制剂为质量分数１０ 硅酸钠溶液，质
量分数１０ 碳酸钠溶液作为调整剂． １．３ 实验方法 １．３．１ 磷矿浮选过程 将８０ ｇ磷矿样与 ６０ ｍＬ蒸馏水，送入浮选机的浮选槽中，充分搅拌
制备成均匀矿浆，矿浆温度控制在３Ｏ℃．向浮选 槽中加入一定量的１ｏ 碳酸钠溶液，搅拌匀化
１ ｍｉｎ，调节矿浆的ｐＨ值；接着加入一定量的质量
分数为１Ｏ 硅酸钠溶液作为抑制剂，搅拌匀化 １ ｍｉｎ；然后加入一定量的捕收剂，搅拌匀化１ ｍｉｎ． 再通入空气浮选（约５ ｍｉｎ）、刮泡（约５ ｒａｉｎ），最后
收集泡沫和槽内残渣，过滤、干燥、称重、分析．浮 选工艺流程如图１所示．
、 略 原矿８Ｏｇ
（ ）
１ ｒａｉｎ： Ｃ质量分数ｌＯ
Ｊ ｍｉｎ： （质量分数１０％ １ ｒａｉｎ） （质量分数２％ｊ ５ ｍｉｎ
精矿 尾矿 图１磷矿浮选流程 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ １．３．２ Ｚｅｔａ电位分析 采用玛瑙研钵，将磷矿 样研磨至粒度大于０．０５ ｍｍ的实验样品．取２０ ｍｇ
该样品和５Ｏ ｍＬ超纯水置于烧杯中，混合搅拌 ２ ｍｉｎ成浆，采用ＫＮＯ。溶液调节浆的ｐＨ值在２～
１２变化范围，再加入捕收剂，搅拌至浆分散均匀， 最后静置沉降１０ ｒａｉｎ，取上层清液，经过稀释后注 入激光粒度仪中进行电位测定．同种液样取样３
次测量，取平均值． １．３．３ 磷矿纯矿物的吸附量分析 取粒度大
于０．０５ ｍｍ的１ ｇ磷矿纯矿物样品置于１００ ｍＬ
烧杯中，加入２０ ｍＬ蒸馏水，利用碳酸钠溶液调节 矿浆ｐＨ值，依照上述浮选过程步骤，浮选获得泡
沫移入离心机分离，取上层清液送人可见分光光 度计中测定其吸光度．
２结果与讨论
２．１磷矿浮选
２．１．１ 捕收剂种类及用量的影响 分别以
ＸＦ～１、磺化油酸钠、油酸钠作为捕收剂，考察捕收 剂种类和用量对磷矿浮选的影响．过程温度为
３Ｏ℃，质量分数为１０ Ｎａ ＳｉＯ。抑制剂用量为 ３ ｋｇ／ｔ，质量分数１Ｏ Ｎａ。ＣＯ。调整剂用量为
８ ｋｇ／ｔ．磷矿精矿品位及回收率受捕收剂种类及其 用量影响的变化曲线如图２所示．
９４
９０
８６ 鋈８２ 斛 釜７８ 【ｎ ７４
７０
６６
捕收剂用量／（ｋｇ／ｔ） 捕收剂用量／（ｋｇ／ｔ）
图２ 捕收剂种类及用量对磷矿浮选的影响 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｙｐｅ ａｎｄ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ ｏｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ 注：１．ＸＦ一１；２．磺化油酸钠；３．油酸钠． 图２表明，随着捕收剂用量增加，磷矿精矿品 ２．２．２ 浮选温度的影响 其它条件保持不变
位及回收率上升，ＸＦ～１捕收剂浮选磷矿获得的品
位明显高于磺化油酸钠和油酸钠．当ＸＦ一１用量达
到１．５ ｋｇ／ｔ时，磷矿品位可达到２７ ，表明ＸＦ一１ 对磷矿浮选具有良好的捕收选择性 ． 时，温度对磷矿浮选的影响如图３所示．图３表
明，采用Ｘ卜ｌ、磺化油酸钠和油酸钠等捕收剂对 磷矿进行浮选时，过程温度对磷矿精矿的品位和
回收率存在明显影响，随着温度升高，磷矿精矿的 ２４ 武汉工程大学学报 第３６卷
品位和回收率呈现上升趋势．温度在１５～２５℃范
围时，ＸＦ一１表现出优良的捕收能力，其捕收获得 的磷矿精矿品位与收率明显高于其它两种捕收
２９
２８
２７
２６
略２５
２４
２３
２２ 剂，而且其捕收能力随温度的增加明显增加，这也 表明这类捕收剂受过程温度的影响较大．
９２
８８
。４ 墼８０
叵 ７６
７２
６８ Ｉ５ ２０ ２５ ３Ｏ ３５ ４０ １５ ２０ ２５ ３０ ３５ ４０ ｔｌ￣Ｃ ｔｌ￣Ｃ
图３ 温度对磷矿精矿回收率和品位的影响 Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｆｉｎｅ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ 注：１．ＸＦ一１；２．磺化油酸钠；３．油酸钠． ２．２．３ 磷矿闭路浮选 磷矿的粗选与精选结 合两级浮选的闭路路线如图４所示．磷矿的品位
及回收率如表２所示．闭路浮选表明，ＸＦ—ｌ、碳酸
钠、硅酸钠的用量分别为２．５、８．０、６．０ ｋｇ／ｔ时，磷 矿精矿的Ｐ Ｏ 品位可达３Ｏ．１ ，回收率达９０ ，
而ＭｇＯ含量只有１．４ ，尾矿的Ｐ。Ｏ 品位为
５．７％．从而进一步表明，ＸＦ一１对磷矿具有良好的
捕收性能． 原矿８０ｇ
８ ｋｇ／ｔ
３ ｋｇ／ｔ
ｋｇ／ｔ
精矿 中矿
图４磷矿浮选的闭路流程 Ｆｉｇ．４ Ｃｌｏｓｅｄ—ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ 表２闭路实验结果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｇｒａｄｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｆｒｏｍ ｃｌｏｓｅｄ－ｃｉｒｃｕｉｔ ｐｒｏｃｅｓｓ ２．２ Ｚｅｔａ电位分析
为了探讨３种捕收剂（ＸＦ一１、磺化油酸钠和油 酸钠）对磷矿的浮选捕收作用机理，以纯磷矿物
（纯磷矿物的Ｐ Ｏ 品位达３７．１ ）＿７ 为样品，利用
ｚｅｔａ电位分析测定纯磷矿物与捕收剂吸附前后的 ｚｅｔａ电位变化，分析捕收剂在纯磷矿物表面的吸
附情况，如图５所示．
＞
疆 皇
２ ４ ６ ８ ｌ０ ｌ２ ｐＨ
图５ 纯磷矿物捕收时ｐＨ值对ｚｅｔａ电位的影响 Ｆｉｇ．５ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐＨ ｏｎ ｚｅｔａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｓｌｕｄｇｅ ｄｕｒｉｎｇ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ 注：１．纯磷矿空白；２。ＸＦ一１＋纯磷矿； ３．油酸钠＋纯磷矿；４．磺化油酸钠＋纯磷矿． 图５表明，磷矿的零电点为４．４，略不同于文 献报道的磷矿零电点４．０｜８］，可能由于磷矿矿源不
同所致．当料浆ｐＨ值小于４．４时，其ｚｅｔａ电位为
正值，磷矿物带正电荷；当料浆ｐＨ值大于４．４时， 其ｚｅｔａ电位为负值，磷矿物带负电．
３种不同捕收剂与纯磷矿的ｚｅｔａ电位分析可
知，３种捕收剂与纯磷矿物作用后使得其ｚｅｔａ电 Ｏ ５ Ｏ ５ Ｏ ５ ０ ５ 一
０
