《武汉工程大学学报》 2015年11期
1-5
出版日期：2015-12-30
ISSN:1674-2869
CN:42-1779/TQ
一种高分子絮凝剂对细粒胶磷矿浮选的影响
０ 引 言中国磷矿资源丰富，居世界前列，但大多数为中低品位难选胶磷矿. 随着易选和高品位矿产资源的日益减少，浮选法得到广泛应用，已成为富集中低品位难选胶磷矿最有效方法之一，全世界一半以上磷精矿采用浮选方法获取［１］. 胶磷矿浮选具有两个特点：一是含磷矿物与杂质矿物紧密共生，以“胶态”非晶质集合体存在，单体难以解离，磨矿细度要求很细，产生的细粒表面积大，表面能高，致使药剂选择性差、消耗量大；二是胶磷矿浮选采用脂肪酸类捕收剂，溶解性、分散性差，常需要加温［２-３］. 表现在生产实践过程中，就是磷矿浮选药剂用量大，选择性不强，浮选效果不尽人意. 往往通过添加一些辅助药剂来改善浮选效果，细粒胶磷矿浮选一直是选矿工作者研究的一个重要课题. 大多数研究集中在磷矿捕收剂方面，一是引入能改善溶解性的特定功能团，合成新型捕收剂； 二是利用现有的脂肪酸类捕收剂，加入不同辅剂，如增效剂、或混合用药，制成复合药剂［４］，但适应性差，不同产地不同种类磷矿采用不同辅助药剂，且没有解决“浮多抑少”问题. 而采用反浮选时，又由于胺类捕收剂对矿泥敏感，致使浮选过程不能在实践中实现. 因此，在浮选前加入选择性絮凝剂，由于浮选槽中各种矿物矿浆组分不同，絮凝剂对各组分的作用方式、作用力不同［５］，絮凝剂将选择性的吸附于某种矿物组分的粒子上面，促使其絮凝，其余矿物仍然保持稳定的分散状态，通过浮选使其上浮分离是细粒胶磷矿浮选有效途径之一. １ 实验部分１．１ 试样浮选试验样品来自云南磷化集团公司晋宁磷矿，化学多元素分析结果见表１. 表1 云南晋宁磷矿化学多元素分析结果 Table 1 Yunnan Ｊinning phosphate rock chemical element analysis results １．２ 药剂碳酸钠、六偏磷酸钠、油酸钠、十二胺（质量分数０．１％盐酸配成质量分数２％溶液），化学纯；水玻璃、Ｆ－０８（配成质量分数０．０５％水溶液），工业纯．２ 结果及分析２．１ 正浮选试验胶磷矿正浮选粗选试验在ＸＦＤ－０．５型单槽浮选机上进行，试验流程如图１，当碳酸钠３ ｋｇ/t，水玻璃４ ｋｇ/t，油酸钠１．１２５ ｋｇ/t，未添加Ｆ－０８时，粗选磷矿Ｐ２Ｏ５％品位２３．９９％，回收率８０．８０％. 添加Ｆ－０８分别为１０、３０、５０、７０ ｇ/ｔ时，浮选结果如图２. 图１ 添加Ｆ－０８胶磷矿正浮选流程图Ｆｉｇ．１ Ｆlowchart of direct ｃｏｌｌｏｐｈａｎｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ with Ｆ－０８ addition图２ 不同Ｆ－０８用量下胶磷矿正浮选效果变化曲线Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｃｕｒｅs of ｄｉｒｅｃｔ ｃｏｌｌｏｐｈａｎｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ different ｄｏｓａｇｅs of Ｆ-０８由图２可知，添加絮凝剂Ｆ－０８时，磷精矿品位、选矿效率及回收率均有改善. 精矿的品位和选矿效率呈现先上升后下降的趋势. 回收率则呈先下降后上升的趋势. 当Ｆ－０８用量为３０ ｇ/ｔ时，选矿效率达到最高１９．５５％，此时的Ｐ２Ｏ５％品位为２４．５４％，回收率为８５．３０％. 比未添加Ｆ－０８，磷精矿Ｐ２Ｏ５％品位提高０．５５％，回收率提高４．５％. ２．２ 反浮选试验反浮选流程如图３，六偏磷酸钠和十二胺的用量分别为２ ｋｇ／t和１ ｋｇ／t时，反浮选粗选磷精矿Ｐ２Ｏ５％品位２１．５０％，回收率６５．３２％. 而添加Ｆ－０８用量分别为２０、４０、６０ ｇ／ｔ和８０ ｇ／ｔ时，试验结果如图４. 图３ 添加Ｆ－０８胶磷矿反浮选流程图Ｆｉｇ．３ Fｌｏｗｃｈａｒｔ of rｅｓｅｒｖｅ ｃｏｌｌｏｐｈａｎｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ with Ｆ－０８ addition图４ 不同Ｆ－０８用量，胶磷矿反浮选效率变化曲线Ｆｉｇ．４ Ｅｆｆｅｃｔ ｃｕｒｅs of ｒｅｓｒｅｖｅ ｃｏｌｌｏｐｈａｎｅ ｆｌｏｔａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ different ｄｏｓａｇｅs of Ｆ-０８由图４可知，添加絮凝剂Ｆ－０８时，磷精矿品位、选矿效率和回收率也有不同程度提高. 用量为４０ ｇ／ｔ时，Ｐ２Ｏ５％品位为２２．９５％，回收率为７０．４８％. 比未添加Ｆ－０８，磷精矿Ｐ２Ｏ５％品位提高１．４５％，回收率提高４．１６％. ３ 机理探讨高分子絮凝剂的主要作用为絮凝作用，加入具有一定有效官能团的线状高分子化合物，通过电荷静电效应、色散力或氢键键合等作用吸附于矿物细粒表面，高分子絮凝剂在一定的条件下伸展后，像一条长链将许多微粒串扎在一起，实现聚集、长大，形成一个个聚团或絮团. 高分子絮凝作用机理是非常复杂的物理化学过程，目前多局限于定性的解释和分析，吸附桥架或桥连作用机理被大多数研究者接受. 桥连作用的实质就是高分子同时吸附至少两个以上的胶体或微粒，借助自身的长链上的基团特征把胶体或微粒连接在一起. 在选矿中的应用主要是絮凝沉降作用和选择性絮凝浮选作用，而在此研究中高分子用量低，不足捕收剂用量５％时，对细粒胶磷矿浮选有较好效果，为弄清Ｆ－０８的作用机理，对Ｆ－０８高分子絮凝剂作用前后胶磷矿表面Ｚｅｔａ电位进行测定、浮选矿浆进行沉降试验及单矿物粒度组成进行激光分析. ３．１ Ｚｅｔａ电位测定采用美国Ｚｅｔａ Ｍｅｔｅｒ４仪器进行Ｚｅｔａ电位的测定，胶磷矿、胶磷矿＋油酸钠、胶磷矿＋油酸钠＋Ｆ－０８测定结果如图５. 图５ Ｆ－０８添加前后胶磷矿ζ电位Ｆｉｇ．５ Ｚｅｔａ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ ｃｅｌｌｏｐｈａｎｅ before and after Ｆ－０８ addition由图５可见，胶磷矿ＰＺＣ≈４，油酸钠在ｐＨ＝９～１０在胶磷矿表面为化学吸附，添加Ｆ－０８后，矿物表面仍荷负电，但ξ电位负电荷降低，向“零电荷区域”靠近，对阴离子捕收剂斥力减小，油酸钠更易吸附，促进捕收剂化学吸附，提高浮选效果. ３．２ 沉降试验沉降试验采用的是正浮选前矿浆，添加不同浓度Ｆ－０８沉降曲线如图６. 可以看出，沉降速度加快，说明高分子絮凝剂Ｆ－０８对胶磷矿实际矿石有絮凝作用. 为弄清是对含磷矿物还是对硅酸盐类矿物作用，分别对单矿物作用前后进行激光粒度分析.图６ 不同浓度Ｆ－０８沉降实验Ｆｉｇ．６ Ｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ with ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎs of Ｆ－０８ ３．３ 粒度组成测定采用欧美克激光粒度测定仪Ｅａｓｙｓｉｓｅｒ２０，六偏磷酸钠作分散剂测定胶磷矿、石英埃洛石单矿物粒度组成. 添加Ｆ－０８前后石英埃洛石粒度组成实验结果如图７、图８. 胶磷矿添加Ｆ－０８前后粒度组成实验结果如图９、图１０. 图７ 石英埃洛石添加Ｆ－０８前粒度组成Ｆｉｇ．７ Ｓｉｚｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕａｒｔｚ ａｎｄ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ｂｅｆｏｒｅ Ｆ－０８ ａｄｄition图８ 石英埃洛石添加Ｆ－０８后粒度组成Ｆｉｇ．８ Ｓｉｚｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｑｕａｒｔｚ ａｎｄ ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ ａｆｔｅｒ Ｆ－０８ ａｄｄition图９ 胶磷矿添加Ｆ－０８前粒度组成Ｆｉｇ．９ Ｓｉｚｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｌｌｏｐｈａｎｅ ｂｅｆｏｒｅ Ｆ－０８ ａｄｄition比较图７和图８可以看出，添加Ｆ－０８后，石英埃洛石平均粒度１９．６３ μｍ增大２６．６８ μｍ，说明Ｆ－０８对石英及硅酸盐类矿物有絮凝作用. 而在图１０胶磷矿中，添加Ｆ－０８对平均粒度影响不大，添加前后只有１ μｍ差距. 图１０ 胶磷矿添加Ｆ－０８后粒度组成Ｆｉｇ．１０ Ｓｉｚｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｌｌｏｐｈａｎｅ ａｆｔｅｒ Ｆ－０８ ａｄｄition４ 结 论ａ．在细粒胶磷矿浮选中，通过添加非离子型高分子絮凝剂Ｆ－０８可改善浮选效果. 正浮选粗选磷精矿Ｐ２Ｏ５％品位提高０．５５％，回收率提高４．５％；反浮选磷精矿Ｐ２Ｏ５％品位提高１．４５％，回收率提高４．１６％. ｂ．Ｆ－０８可降低胶磷矿矿物表面ξ电位，降低胶磷矿表面负电荷，促进阴离子捕收剂化学吸附. ｃ．通过沉降试验及激光粒度分析发现，Ｆ－０８使细粒石英及硅酸盐类矿物平均粒径增大，有絮凝作用，Ｆ－０８是否能作胶磷矿选择性絮凝浮选剂及其机理有待进一步探讨. 致 谢感谢湖北省科技厅的资助！