《武汉工程大学学报》 2008年02期
51-53
出版日期：2008-02-28
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
一种磷矿低温浮选捕收剂
0引言中低品位磷块岩（俗称胶磷矿）的浮选通常需要加温，目的在于提高脂肪酸类捕收剂的分散性和水溶性，改善其捕收性能.但是加温浮选会导致能耗增大，固定资产投资增多，选矿成本加大，如果能得到一种低温捕收剂就可以大大节约成本.李冬莲［1～6］等对磷矿常温浮选捕收剂做了大量的研究，得到了几种常温浮选捕收剂；而对磷矿的低温捕收剂研究报道则比较少［7，8］.改善脂肪酸类捕收剂浮选效果的另一种方法是加入增效剂.其方法是通过乳化方法或在脂肪酸类捕收剂中加入少量其它种类的表面活性剂产生协同效应，提高捕收性能.这种协同效应称为增效作用（synergism），其含义是指两种或两种以上表面活性剂按一定比例所形成的复配体系的表面活性效果优于各个组分的性能.能明显改变溶液物理化学性质的少量表面活性剂称为增效剂.这种方法比较简单适用，本捕收剂是在前人的研究的基础上，在皂脚工业品中加入几种增效剂后经过系统试验得到的.1试样及设备1.1试验用矿样原矿试样由宜昌中孚化工有限公司提供.原矿化学多元素分析结果见表1.表1原矿化学多元素分析
Table 1Analysis of primary elements of phosphorite
组分P2O5SiO2CaOMgOCO2Fe2O3Al2O3F酸不溶物灼失量w/%16.8338.3725.271.543.573.167.561.8842.405.181.2主要设备和药品XFD3－63型单槽浮选机；碳酸钠，工业纯；水玻璃，工业纯；棉油皂脚，工业品；十二烷基硫酸钠（SDS），分析纯；某极性有机物，分析纯.2试验2.1捕收剂的配制a. 将棉油皂脚配成2.0%（质量分数，下同）的溶液，标记为DWB0；b. 将SDS按皂脚质量的2.5%、5.0%、75%、10.0%分别与皂脚混合均匀后配成250 mL 20%的捕收剂溶液，分别记为（DWB1系列）DWB1-1，DWB1-2，DWB1-3，DWB1-4；c. 将10.0%的SDS和2.5%、5.0%、7.5%、10.0%的某极性有机物分别与皂脚混合均匀后配成250 mL2.0%的捕收剂溶液，分别记为（DWB2系列）DWB2-1、DWB2-2、DWB2-3、DWB2-4.2.2粗选试验
2.2.1DWB0用量试验图1粗选流程
Fig.1Flow chart of original flotation为了确定一个药剂用量基准点用于比较添加增效剂前后药剂的浮选效果（以回收率作为指标），做DWB0的用量试验.只做粗选试验，试验流程如图1，（试验的温度控制在13~15℃），试验结果见图2.图2DWB0用量试验结果
Fig.2Result of dosage of DWB0 试验结果讨论：从图2可以看出，随着DWB0用量增加，磷矿的回收率ε和选矿效率E也增加.当DWB0用量达到4.8 kg/t时，回收率达到97.54%，可以认为已经全部回收磷矿.选基点时药剂的用量太低，矿物的上浮量小不能达增效的效果；药剂的用量太高，则不能体现出增效作用.通过综合比较，选定DWB0的用量为2.4 kg/t.
2.2.2DWB1与DWB2系列药剂浮选试验工艺流程见图1（捕收剂用量为2.4 kg/t），结果见图3（以回收率作指标）.图3DWB1与DWB2药剂用量试验
Fig.3Result of dosage of DWB1 and DWB2从图3可看出，当在皂脚中加入SDS后，回收率有所增加，但是增加幅度较小；当把某极性有机物和SDS与皂脚配制成捕收剂用于低温浮选后，回收率有较大幅度的增加.在试验过程中发现：用DWB23时经过一次粗选可以使P2O5的品位达到21.94%，回收率达到89.91%；用DWB24时经过一次粗选可以使P2O5的品位达到21.74%回收率达到91.00%.第2期张央，等：一种磷矿低温浮选捕收剂
武汉工程大学学报第30卷
因此做闭路试验时选用DWB2-3捕收剂.2.3闭路对比试验把10.0%的SDS和某极性有机物与皂脚复配成的捕收剂用于闭路试验（温度确定为13～15℃和28～30℃），试验流程如图4.图4闭路试验流程图
Fig.4Flow chart of closedcircuit flotation在闭路试验中确定捕收剂的最佳用量如下：当温度为13～15℃时，用量为2.4 kg/t，而温度为28～30℃时，用量为1.8 kg/t；试验结果如表2.表2闭路试验结果表
Table 2Result of closedcircuit flotation
温度/℃产品名称产率/%P2O5
品位/%P2O5
回收率/%13~15精矿48.9830.4081.36正浮选尾矿43.426.1714.65反浮选尾矿7.609.623.99原矿100.0018.30100.0028~30精矿48.7530.5582.37正浮选尾矿41.345.1411.76反浮选尾矿9.9110.715.87原矿100.0018.08100.00试验结果讨论：通过以上的闭路试验后，精矿的品位达到30%左右，回收率82%左右.在试验过程中发现反浮选时硫酸的用量较大，建议在以后的试验中用一定量的磷酸和硫酸以降低硫酸的用量.3增效机理初探在实际应用的表面活性剂配方中，为了调节配方的应用性能，也常常加入极性有机物作为添加剂.少量有机物的存在，能导致表面活性剂在水溶液中的cmc发生很大的变化，同时也常常增加表面活性剂的表面活性，少量极性有机物的存在导致溶液表面张力有最低值.捕收剂溶液表面张力变化见图5.在t=10℃时测得pH=7.0的自来水的表面张力为72.16 mN/m，pH＝10.5的自来水的表面张力为47.95 mN/m.从图5中可以发现：极性有机物与SDS复配比单纯使用SDS降低水的表面张力的能力强；当两者与皂脚复配，用量大于800 mg/L时，降低水的表面张力的能力更强.可能的增效机理是极性有机物和SDS与皂脚复配降低了水的表面张力增加了皂脚在水中得溶解和分散，有利于在矿石上吸附.具体的增效机理还有待于进一步研究.
图5几种药剂降低水的表面张力的能力
Fig.5Ability of several collector reducing the surface tension of waterB-7.5%的某极性有机物和10%的SDS与皂脚复配；C-10%的SDS与皂脚复配；D－皂脚溶液；E－10%的SDS溶液；F-7.5%的某极性有机物与10%的SDS复配.