《武汉工程大学学报》  2012年10期 24-27   出版日期：2012-11-06   ISSN:1674-2869   CN:42-1779/TQ

---

磷矿反浮选捕收剂的评价方法


 11:19:240引言磷矿反浮选捕收剂多为脂肪酸类捕收剂，其种类繁多，性能各异，如何对它们作出快速、正确的评价，掌握其浮选性能，了解其在浮选过程中的作用就显得十分重要.常用的评价捕收剂性能的方法是用实际矿石的浮选实验结果\[13\]，或通过捕收剂的结构及其液相反应产物的物化数据\[45\]，或通过测定矿物在药剂溶液中的润湿接触角、测定药剂在矿物表面的吸附量等来评价捕收剂性能\[6-8\].捕收剂的重要功能是在目的矿物表面吸附而使目的矿物疏水.一般矿物的可浮性与矿物表面吸附的捕收剂的量是正相关关系.因此本文提出了一种燃烧-吸附量测定的磷矿反浮选捕收剂的快速评价法.它是通过矿样上吸附的捕收剂在适当温度下与氧气反应产生二氧化碳，然后测定反应气体中二氧化碳浓度，根据测得的二氧化碳浓度即可推算出被吸附的捕收剂的量，再根据捕收剂在矿物表面的吸附量的大小来评价捕收剂性能.1燃烧-吸附量评价法原理1.1燃烧-吸附量评价法试验装置燃烧-吸附量评价法的测量装置示意图如图1所示.图1燃烧-吸附量评价法测量装置示意图
Fig.1The illustration of experimental apparatus
for the combustionadsorption evaluation method图1中，A，H，G是气流开关；B是将CO催化氧化而转化为CO2的催化-氧化转化炉，其中所使用的催化剂为氧化铜和二氧化锰的复合催化剂.它是用铜、锰摩尔比为6∶4的可溶性铜盐和锰盐的饱和溶液浸渍24小时的活性氧化铝，经高温焙煅后制得的.催化剂的工作温度设定为600 ℃.C为储气瓶，同时也是检测室.瓶中安装有CO2浓度传感器D.传感器系选用韩国数字公司生产的Sensecube 牌KCDAN 100 CO2传感器.E为蠕动泵.F为样品燃烧炉.1.2测试原理燃烧-吸附量评价法的测试原理可概括为将吸附了捕收剂的样品在适当温度下燃烧生成二氧化碳，然后分析产生的二氧化碳的量反推出样品上吸附的捕收剂的量.具体步骤是：将吸附了捕收剂的样品放入燃烧炉F中燃烧，燃烧反应温度为400 ℃（油酸的最低燃烧反应温度为400 ℃，不同的捕收剂其最佳燃烧温度会有所不同.本试验中有些捕收剂的燃烧温度是450 ℃），燃烧产生CO和CO2，经过蠕动泵的作用，混合气体在整个系内循环，CO在催化-氧化转化炉B中经催化氧化而转化为CO2.储气瓶C中装有CO2传感器，传感器将会读出系统内CO2的浓度并传输到计算机内数据采集卡上，通过对CO2的浓度计算，就可以得出样品上捕收剂的吸附量.2试验矿样及药剂试验所用纯矿物为高纯度白云石（≥98%），取自武钢乌龙泉矿.样品经手工破碎至粒度为-0.074 mm 81.75％后使用.试验所用的硫酸、油酸、月桂酸、十四酸、软脂酸和硬脂酸均为分析纯试剂.3实验结果及讨论3.1白云石纯矿物的燃烧背景值天然白云石样品中难免会有少量在燃烧过程中会释放出CO2的有机杂质成分，因此首先要确定白云石燃烧所产生的CO2量，即背景值.取3.0 g白云石于50 mL烧杯中，加入约30 mL蒸馏水，用1%的稀硫酸将pH调至5左右，搅拌2 min后过滤、烘干，然后准确称取0.50 g于瓷舟中，放入燃烧炉进行燃烧测定白云石燃烧产生的CO2背景值.试验重复两次，以时间（s）为横轴，CO2质量浓度（mg/m3）为纵轴作图，得如图2所示的结果.第10期李防，等：磷矿反浮选捕收剂的评价方法
武汉工程大学学报第34卷
图2白云石背景值试验结果
Fig.2Test results of the CO2 background
concentration values图中曲线最终段为一平直线，说明反应系统内CO2浓度达到了平衡状态.对平衡段取平均值，即可得到0.500 0 g白云石燃烧所产生的CO2浓度，即试验的背景值.两条曲线平衡段的平均值分别为267.05 mg/m3和267.66 mg/m3，二者平均得267.40 mg/m3，此即0.500 0 g白云石燃烧的背景值.3.2油酸的标定标定过程与背景值测试过程相同，只不过使用的样品是分析纯级油酸.图3是测试所得油酸量与其燃烧所产生的CO2浓度间的关系.很明显，二者为线性关系，线性相关系数达0.999 76, 表明油酸量与其燃烧所产生的CO2浓度间有非常好的线性关系.图3油酸与其燃烧产生的二氧化碳间的线性关系
Fig.3Linear relationship between oleic acid amount
and CO2 concentration when oleic acid was burnt图中对应的线性拟合方程为：Y=529.394 92X+9.667 56式中Y为CO2质量浓度，mg/m3；X为油酸质量，mg.3.3油酸在白云石上的吸附量用硫酸调节矿浆pH=5左右（已通过试验证明油酸在pH为5左右吸附效果最好），改变油酸用量进行试验，得白云石吸附油酸后燃烧产生的CO2浓度变化曲线见图4.图4不同油酸用量时产生的CO2浓度图
Fig.4CO2 concentrations when samples with
different amount of oleic acid dosages were burnt图4中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ和Ⅷ依次为油酸用量为300、400、500、600、700、800、900和1 000 g/t时测得的CO2浓度.对各条曲线平衡段取平均值得试验测定值.再减去白云石背景值即得此条件下白云石上吸附的油酸所产生的CO2浓度，然后根据油酸质量与其燃烧产生的CO2浓度间的对应关系（Y=529.394 92X+9.667 56）可换算得出每克白云石上所吸附的油酸量（mg/g），最后可计算出不同用量时油酸在白云表面的吸附率.实验结果见表1.表1油酸在白云石表面上的吸附量
Table 1The measured oleic acid adsorption capacity
on dolomite with various oleic acid dosages
油酸用
量/（g/t）测定读数值/
（mg/m3）实际吸附值/
（mg/m3）吸附量/
（mg/g）吸附率/
%300308.0940.690.117 239.06400318.1650.760.155 238.81500346.0078.600.260 452.08600359.4292.020.311 151.85700375.79108.390.373 053.28800392.20124.800.435 054.37900407.12139.720.491 354.591000422.29154.890.548 654.86为了考查油酸的吸附量与白云石浮选间的相互关系，在其他条件相同，仅改变油酸用量，考察白云石的微浮选情况.微浮选试验是在RK/FGC挂槽浮选机上进行的.实验采用25毫升浮选槽，每次浮选3.000 g白云石，用硫酸将矿浆pH值调至(5±0.3)，仅改变油酸用量.将浮出的白云石过滤、烘干、称量，以白云石的上浮率计算浮选指标.不同油酸用量时白云石浮选结果见表2.表2不同油酸用量时白云石的浮选结果
Table 2Flotation recoveries of dolomite when
different dosages of oleic acid were used
油酸用量/（g/t）上浮量/g上浮率/%3000.680222.674000.863 928.805001.396 546.556001.653 255.117001.836 761.228002.339 577.989002.392 379.741 0002.483 682.791 2002.758 391.94结合表1和表2结果可知在相同的试验条件下，随着捕收剂量的增加，每克白云石上油酸的吸附量也随之增加，白云石的上浮率也不断升高，捕收剂（油酸）吸附量与同条件下白云石的上浮率是正相关关系.按照同样的试验方法，对月桂酸、十四酸、软脂酸和硬脂酸进行了燃烧-吸附量测定和微浮选试验，现进行综合比较，以各种酸不同用量时在白云石上的吸附率为评价标准，比较结果见表3，同样条件下对白云石的浮选情况见表4.表3各种脂肪酸在白云石上吸附量
Table 3The measured adsorption capacity of various organic
acid on dolomite when different acid dosages were used
用量/
（g/t）月桂酸吸
附率/%十四酸吸
附率/%软脂酸吸
附率/%油酸吸
附率/%硬脂酸吸
附率/%30025.9332.8342.3739.0634.1250043.6845.3046.5852.0859.5570045.2447.4749.9353.2878.4790049.4949.7052.1254.5985.661100-52.0053.07-87.94表4不同脂肪酸用量下白云石的浮选情况
Table 4The flotation recoveries of dolomite when
different dosages of several acids were used
用量/
（g/t）白云石上浮率/%月桂酸十四酸软脂酸油酸硬脂酸30017.4520.0823.5222.6734.1250040.4541.5345.2146.5559.5570059.8960.0560.9361.2278.4790065.8867.4575.2179.7485.661100-73.8577.18-87.94注：表3和表4中月桂酸和油酸没有进行用量为1 100 g/t的试验，故数据空缺.从以上月桂酸、十四酸、软脂酸、油酸和硬脂酸在白云上的吸附与浮选情况看，随着脂肪酸碳链的增长，脂肪酸在白云石表面的吸附率逐渐升高，相应地，白云石的上浮率也逐渐增大，即其捕收性能是随脂肪酸碳链增加而增强的.对碳链长度相同的油酸和硬脂酸而言，硬脂酸在白云石上的吸附量要高于油酸.但值得注意的是，硬脂酸虽在白云石上的吸附量较油酸的要大，但如直接用硬脂酸浮选则效果很差，必须添加起泡剂（正丁醇）才能获得较好的浮选.这说明硬脂酸虽有较强的捕收性，但其起泡性较差影响了其捕收性的发挥.软脂酸也有类似的现象，其浮选也需另加起泡剂.综合以上吸附量测定及单矿物浮选试验结果，用燃烧-吸附量法来评价磷矿反浮选捕收剂不失为一种可行和实用的方法.4结语利用燃烧-吸附量评价法来评价脂肪酸类捕收剂的浮选性能是可行的.该方法是一种较为简便、快速的方法，可应用于磷矿反浮选捕收剂的评价试验研究中.