摘要

使用多種調(diào)整劑對貴州某地硅鈣質(zhì)磷礦進行純礦物浮選試驗，考察在多種調(diào)整劑作用下膠磷礦和石英可浮性的差異。試驗結果表明：當使用WEH為脫硅增效劑、ZB和磷酸混合溶液為膠磷礦抑制劑、AY為捕收劑時可有效分離膠磷礦和石英，兩者上浮率差異可達77個百分點。采用膠磷礦和石英質(zhì)量比1:1人工混合礦進行驗證試驗，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]。目前針對難處理磷礦，單純使用捕收劑，所得產(chǎn)品P?O?品位難以達到磷化工生產(chǎn)要求，因此常使用調(diào)整劑以促進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，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[4]。李智力等[5]針對貴州甕福磷礦，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]等對烴鏈長短不同的雙子型表面活性劑的表面張力進行了測試，得出的結論是，表面活性劑烴鏈越長，其表面張力越低，疏水性越好。

本文對貴州某地硅鈣質(zhì)磷礦中主要脈石礦物石英和有用礦物膠磷礦進行了純礦物浮選試驗，以尋找可以提高兩者可浮性差異的調(diào)整劑，并對不同調(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行測試，以考察調(diào)整劑對礦漿表面張力的影響及對捕收劑AY活性的影響，為硅鈣質(zhì)磷礦的高效利用提供理論基礎。

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，兩者純度達到90%以上，符合純礦物浮選試驗要求。

試驗采用的硫酸、磷酸、六偏磷酸鈉和無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為實驗室自配藥劑。

1.2試驗方法

純礦物浮選試驗采用40 mL XFG掛槽浮選機，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，采用全自動表面張力儀測定礦漿表面張力。

2試驗結果及討論

2.1純礦物浮選試驗

硫酸和磷酸是較為有效的膠磷礦抑制劑，工業(yè)應用廣泛。考察傳統(tǒng)調(diào)整劑對石英和膠磷礦可浮性的影響，結果見圖1。

從圖1看出，兩種酸對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到約45個百分點。對比圖1(a)和1(b)得出：當硫酸用量超過150 mg/L時，石英和膠磷礦可浮性明顯下降；而磷酸用量超過200 mg/L時，膠磷礦上浮率下降趨勢明顯，石英上浮率僅略微下降。分析原因主要是當硫酸用量較高時，礦漿中存在大量H?，吸附于石英和膠磷礦表面，此時使用陽離子捕收劑AY不利于其吸附于礦粒表面。由此看出使用傳統(tǒng)無機酸類調(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果不理想的情況下，試驗采用新型調(diào)整劑ZB作為膠磷礦抑制劑，結果見圖2。

從圖2看出，ZB對膠磷礦和石英的抑制效果明顯，當ZB用量為150 mg/L時，兩者上浮率差異達到最佳，為54.90個百分點。與圖1對比可知，使用ZB做調(diào)整劑時，可在用量較低時得到更好的抑制效果。并對添加ZB后的礦漿pH值進行測定，當ZB用量達到150 mg/L時，礦漿pH為1.2左右；當ZB用量超過200 mg/L時，石英上浮率仍保持在70%以上，說明使用ZB不會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和磷酸組合的復配藥劑作為調(diào)整劑進行試驗，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石英和膠磷礦可浮性的影響，結果見圖3。

對比圖3(a)和圖3(b)的試驗結果可以看出：使用ZB和磷酸作為混合調(diào)整劑對膠磷礦的抑制作用更加明顯，當使用ZB和磷酸時，膠磷礦上浮率控制在25%以下；當添加磷酸用量為80 mg/L時，石英和膠磷礦上浮率差異可以達到65個百分點。

除了上述調(diào)整劑，含有磷酸根的六偏磷酸鈉及無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。試驗結果見圖4。

由于六偏磷酸鈉及無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，而無水焦磷酸鈉只有質(zhì)量濃度為75 mg/L時抑制作用最佳。由于無水焦磷酸鈉溶于水后堿性較強，當使用量超過75 mg/L時，礦漿pH過高，不利于陽離子捕收劑吸附于石英表面。兩者雖具有一定分散作用，但對膠磷礦的抑制不如ZB與磷酸混合作用效果好。