摘要

使用多種調(diào)整劑對(duì)貴州某地硅鈣質(zhì)磷礦進(jìn)行純礦物浮選試驗(yàn)，考察在多種調(diào)整劑作用下膠磷礦和石英可浮性的差異。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)使用WEH為脫硅增效劑、ZB和磷酸混合溶液為膠磷礦抑制劑、AY為捕收劑時(shí)可有效分離膠磷礦和石英，兩者上浮率差異可達(dá)77個(gè)百分點(diǎn)。采用膠磷礦和石英質(zhì)量比1:1人工混合礦進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到精礦P?O?品位為19.49%。并通過表面張力分析探討了調(diào)整劑作用下捕收劑在礦漿中的活性，探索了調(diào)整劑用量對(duì)捕收劑AY在礦粒表面吸附行為的影響。

引言

硅鈣質(zhì)磷礦是指主要脈石礦物為石英、白云石及硅酸鹽類礦物的海相沉積型磷礦[1]，由于其脈石礦物種類較多，脈石礦物與含磷礦物緊密嵌布，給我國(guó)中低品位磷礦石的開發(fā)利用造成困難。磷礦浮選藥劑主要分為調(diào)整劑、捕收劑和起泡劑[2]。目前針對(duì)難處理磷礦，單純使用捕收劑，所得產(chǎn)品P?O?品位難以達(dá)到磷化工生產(chǎn)要求，因此常使用調(diào)整劑以促進(jìn)磷礦石中脈石礦物和含磷礦物有效分離。目前使用廣泛的調(diào)整劑主要是磷酸和硫酸，它們可以與膠磷礦礦粒表面Ca2?發(fā)生反應(yīng)，生成不溶于水的親水層來抑制膠磷礦[3]。徐忠發(fā)等人使用硫酸和TXZ復(fù)配藥劑作為磷礦抑制劑，獲得了精礦P?O?品位34.11%、回收率81.59%的指標(biāo)[4]。李智力等[5]針對(duì)貴州甕福磷礦，使用硫酸和磷酸作為膠磷礦抑制劑，發(fā)現(xiàn)磷酸抑制效果更加明顯。

礦漿表面張力是衡量浮選過程中表面活性劑活性的重要參數(shù)，例如影響產(chǎn)生氣泡的大小、氣泡穩(wěn)定性以及氣泡-顆粒間的固著[6]。由于浮選過程是發(fā)生在固液氣三相界面上的物理化學(xué)過程，因此通過考察礦漿表面張力，可以研究浮選藥劑與浮選礦物顆粒在三相界面的作用。姜小明[7]等對(duì)烴鏈長(zhǎng)短不同的雙子型表面活性劑的表面張力進(jìn)行了測(cè)試，得出的結(jié)論是，表面活性劑烴鏈越長(zhǎng)，其表面張力越低，疏水性越好。

本文對(duì)貴州某地硅鈣質(zhì)磷礦中主要脈石礦物石英和有用礦物膠磷礦進(jìn)行了純礦物浮選試驗(yàn)，以尋找可以提高兩者可浮性差異的調(diào)整劑，并對(duì)不同調(diào)整劑作用下添加捕收劑AY后的石英和膠磷礦礦漿的表面張力進(jìn)行測(cè)試，以考察調(diào)整劑對(duì)礦漿表面張力的影響及對(duì)捕收劑AY活性的影響，為硅鈣質(zhì)磷礦的高效利用提供理論基礎(chǔ)。

1研究方法

1.1試樣及藥劑

膠磷礦和石英純礦物樣品選自貴州某典型硅鈣質(zhì)磷礦，兩者純度達(dá)到90%以上，符合純礦物浮選試驗(yàn)要求。

試驗(yàn)采用的硫酸、磷酸、六偏磷酸鈉和無(wú)水焦磷酸鈉均為分析純；膠磷礦抑制劑ZB、脫硅增效劑WEH和捕收劑AY為實(shí)驗(yàn)室自配藥劑。

1.2試驗(yàn)方法

純礦物浮選試驗(yàn)采用40 mL XFG掛槽浮選機(jī)，每次使用礦量為2.0 g，加入蒸餾水后攪拌1 min，添加調(diào)整劑并作用1 min，后加入捕收劑AY作用3 min，控制用量為200 mg/L，浮選得到泡沫產(chǎn)品及槽內(nèi)產(chǎn)品。

分別稱取1 g膠磷礦和石英純礦物礦樣，置于60 mL表面皿中，再加入40 mL蒸餾水，并使用HCl和NaOH調(diào)節(jié)礦漿pH，添加調(diào)整劑作用3 min，后加入捕收劑AY攪拌5 min，采用全自動(dòng)表面張力儀測(cè)定礦漿表面張力。

2試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1純礦物浮選試驗(yàn)

硫酸和磷酸是較為有效的膠磷礦抑制劑，工業(yè)應(yīng)用廣泛?？疾靷鹘y(tǒng)調(diào)整劑對(duì)石英和膠磷礦可浮性的影響，結(jié)果見圖1。

從圖1看出，兩種酸對(duì)膠磷礦均存在一定的抑制作用，隨著兩種酸用量增大，石英上浮率基本不受影響，而膠磷礦受到較為明顯的抑制作用，兩者上浮率差異可達(dá)到約45個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)比圖1(a)和1(b)得出：當(dāng)硫酸用量超過150 mg/L時(shí)，石英和膠磷礦可浮性明顯下降；而磷酸用量超過200 mg/L時(shí)，膠磷礦上浮率下降趨勢(shì)明顯，石英上浮率僅略微下降。分析原因主要是當(dāng)硫酸用量較高時(shí)，礦漿中存在大量H?，吸附于石英和膠磷礦表面，此時(shí)使用陽(yáng)離子捕收劑AY不利于其吸附于礦粒表面。由此看出使用傳統(tǒng)無(wú)機(jī)酸類調(diào)整劑抑制膠磷礦的效果不明顯。

在采用傳統(tǒng)調(diào)整劑硫酸和磷酸分選結(jié)果不理想的情況下，試驗(yàn)采用新型調(diào)整劑ZB作為膠磷礦抑制劑，結(jié)果見圖2。

從圖2看出，ZB對(duì)膠磷礦和石英的抑制效果明顯，當(dāng)ZB用量為150 mg/L時(shí)，兩者上浮率差異達(dá)到最佳，為54.90個(gè)百分點(diǎn)。與圖1對(duì)比可知，使用ZB做調(diào)整劑時(shí)，可在用量較低時(shí)得到更好的抑制效果。并對(duì)添加ZB后的礦漿pH值進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)ZB用量達(dá)到150 mg/L時(shí)，礦漿pH為1.2左右；當(dāng)ZB用量超過200 mg/L時(shí)，石英上浮率仍保持在70%以上，說明使用ZB不會(huì)造成石英上浮率明顯下降，更有利于膠磷礦和石英的有效分離。

此外使用ZB和硫酸及ZB和磷酸組合的復(fù)配藥劑作為調(diào)整劑進(jìn)行試驗(yàn)，控制ZB用量為150 mg/L，分別考察添加不同用量的硫酸和磷酸對(duì)石英和膠磷礦可浮性的影響，結(jié)果見圖3。

對(duì)比圖3(a)和圖3(b)的試驗(yàn)結(jié)果可以看出：使用ZB和磷酸作為混合調(diào)整劑對(duì)膠磷礦的抑制作用更加明顯，當(dāng)使用ZB和磷酸時(shí)，膠磷礦上浮率控制在25%以下；當(dāng)添加磷酸用量為80 mg/L時(shí)，石英和膠磷礦上浮率差異可以達(dá)到65個(gè)百分點(diǎn)。

除了上述調(diào)整劑，含有磷酸根的六偏磷酸鈉及無(wú)水焦磷酸鈉也可抑制膠磷礦，這類磷酸鹽除了可以在酸性條件下抑制膠磷礦外，還能在礦漿中起到一定的分散作用。試驗(yàn)結(jié)果見圖4。

由于六偏磷酸鈉及無(wú)水焦磷酸鈉可以起到分散作用，更利于捕收劑AY在礦粒表面的作用，且在酸性條件下，磷酸根離子可吸附于礦粒表面，形成磷酸鈣或磷酸氫鈣親水層，起到抑制作用。但由圖4看出，六偏磷酸鈉作為調(diào)整劑作用范圍較廣，而無(wú)水焦磷酸鈉只有質(zhì)量濃度為75 mg/L時(shí)抑制作用最佳。由于無(wú)水焦磷酸鈉溶于水后堿性較強(qiáng)，當(dāng)使用量超過75 mg/L時(shí)，礦漿pH過高，不利于陽(yáng)離子捕收劑吸附于石英表面。兩者雖具有一定分散作用，但對(duì)膠磷礦的抑制不如ZB與磷酸混合作用效果好。