膠磷礦選礦中不同植物脂肪酸的常溫浮選性能

羅惠華，湯家焰，李成秀，王亞運(yùn)，陳炳炎

（1.武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041）

0 引 言

目前磷礦的浮選多采用脂肪酸類陰離子型捕收劑［1］，而這類藥劑在20～25℃常溫下溶解度較小，分散性差，在正浮選過程中需要加溫礦漿，從而增加了能耗，提高了選礦成本.近年來，采用表面活性劑作為脂肪酸及其皂類捕收劑的增效劑作了許多研究［2～4］，或者對(duì)脂肪酸及其皂類捕收劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾改性［5］，目的在于提高此類捕收劑低溫下的分散性和水溶性，改善其捕收性能.不論是添加表面活性增效脂肪酸捕收劑，還是對(duì)脂肪酸捕收劑進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾改性、改型，關(guān)鍵是在于選取適宜的脂肪酸原料.由于脂肪酸捕收劑的來源各不相同，以及它們?cè)谔兼滈L度，以及雙鍵、叁鍵數(shù)目也各不相同，因此用于磷礦浮選的選礦效果也就不同［6］，如果了解脂肪酸的組成，也就對(duì)它們的浮選效果可以作出合理的評(píng)價(jià)和解釋，同時(shí)為進(jìn)一步增效、改性脂肪酸捕收劑提供了依據(jù).本文研究了棉油、豆油、米糠油等脂肪酸組成以及20℃常溫下它們對(duì)膠磷礦浮選產(chǎn)生的影響，為以后膠磷礦浮選篩選合適的脂肪酸捕收劑原料提供技術(shù)支撐.

1 試驗(yàn)的工業(yè)脂肪酸與礦樣

1.1 試驗(yàn)脂肪酸

試驗(yàn)所采用的棉油脂肪酸碘值分別為135和120分別簡稱為碘值135棉油脂肪酸和碘值120棉油脂肪酸，豆油脂肪酸的碘值為110也稱作碘值110豆油脂肪酸、米糠油脂肪酸的碘值為95將其稱作碘值95米糠油脂肪酸、分析純油酸其碘值為95、棕櫚酸、硬脂肪酸.

1.2 試驗(yàn)的礦樣

試驗(yàn)的礦樣來自貴州甕福磷礦，主要礦物為碳磷灰石、白云石、石英（玉髓）、水云母、少量硫化物，方解石、褐鐵礦、炭質(zhì)等碎屑礦物.礦物化學(xué)組成見表1.

表1 礦物主要化學(xué)成份分析Table 1 The principal component analysis of the mineral

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同脂肪酸組成分析

對(duì)上述的幾種植物酸化油采用GC102AF氣相色譜儀進(jìn)行分析，分析方法為歸一法，分析結(jié)果見表2.

從表2分析結(jié)果可以看出，亞油酸在碘值135棉油中含量最高，其次為碘值110豆油，碘值120棉油，最低的是米糠油脂肪酸.碘值120棉油中的油酸含量較分析純油酸低，其次是米糠油，再次為碘值135棉油，最低的是碘值110豆油.在米糠油脂肪酸和碘值110豆油脂肪酸含有較高的軟脂酸.棕櫚油含有大量的軟脂酸，其他的脂肪酸含量少，植物硬脂酸含有硬脂酸最高.

表2 不同脂肪酸的含碳鏈組成氣相色譜分析結(jié)果Table 2 The fat component analysis of plant fatty acid %

分別稱取100g的上述脂肪酸并加熱至70～80℃，另稱取20g的氫氧化鈉加入80mL的水加熱溶解，趁熱將氫氧化鈉水溶液倒入70～80℃脂肪酸中，加熱攪拌，充分皂化.冷卻后，稱取20g的皂化后的樣品，配制成2%的水溶液作為捕收劑利用.

2.2 不同脂肪酸浮選性能研究

取礦石1kg磨至一定的細(xì)度（－0.074mm 79.83%），分成每份約167g供浮選用，采用XFD3－63型0.5L單槽浮選機(jī)進(jìn)行試驗(yàn).浮選溫度（20±1）℃，采用如圖1所示的流程進(jìn)行浮選，通過一次一因素試驗(yàn)法確定了碳酸鈉、水玻璃藥劑用量分別為5.0kg／t，2.0kg／t.

圖1 不同藥劑浮選原則工藝流程圖Fig.1 The flow chart of flotation processing

在上述條件下，采用正浮選一次粗選（如圖1），進(jìn)行碘值110豆油脂肪酸、棕櫚油脂肪酸、碘值120棉油脂肪酸、碘值135棉油脂肪酸、碘值95米糠油脂肪酸、硬脂肪酸等幾種植物脂肪酸不同用量浮選試驗(yàn)研究，為了對(duì)比，同時(shí)也進(jìn)行了分析純油酸的對(duì)比浮選試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3.

表3 不同植物脂肪酸浮選對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果Table 3 The flotation results of plant fatty acid

從表3的試驗(yàn)結(jié)果來看，隨著脂肪酸捕收劑用量從1.8kg／t增加到2.4kg／t時(shí)，不同植物脂肪酸浮選膠磷礦的精礦品位、回收率以及選礦效率都呈增加的趨勢.只有碘值135棉油脂肪酸的回收率在相同用量時(shí)高于分析油酸，但是選礦效率卻比油酸低；說明碘值135棉油脂肪酸的捕收能力優(yōu)于分析油酸，選擇性低于油酸；其他的植物油脂肪酸的回收率都較低，只有碘值110豆油脂肪酸的用量達(dá)到2.2kg／t以上時(shí)，回收率才達(dá)到64%以上，選礦效率為正值，碘值95米糠油脂肪酸的用量較大達(dá)到2.4kg／t時(shí)，回收率僅為75.02%，選礦效率也只有1.85%，其他的選礦效率為負(fù)值，說明精礦的品位低于原礦的品位，也就是捕收劑的選擇性較差.利用棕櫚油脂肪酸與硬脂酸作為捕收劑時(shí)進(jìn)行浮選，沒有泡沫產(chǎn)生，因此用作磷礦常溫浮選的脂肪酸捕收劑對(duì)碳鏈有一定的要求，脂肪酸的碳鏈數(shù)低于16和碳鏈數(shù)高于18的飽和脂肪酸不能用于磷礦常溫浮選.

圖2表明了不同植物脂肪酸捕收劑的不同用量與回收率的關(guān)系，碘值135棉油的回收率＞分析油酸＞碘值110豆油＞碘值95米糠油＞碘值120棉油脂肪酸.因此碘值135棉油脂肪酸在此類捕收劑中有較好的浮選性能.

圖2 不同植物脂肪酸捕收劑的不同用量與回收率的關(guān)系Fig.2 The compare of flotation results of plant fatty acid

2.3 不同脂肪酸浮選效果分析

為了進(jìn)一步說明上述植物脂肪酸的組成對(duì)浮選結(jié)果的影響，對(duì)不同植物脂肪酸浮選效果進(jìn)行了分析如表4，表4中列出了捕收劑平均用量為2.10kg／t試驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均結(jié)果；將脂肪酸浮選所得的回收率與分析純油酸的回收率的比值稱為相對(duì)回收率，與各種脂肪酸中亞油酸與脂肪酸中油酸的比值稱為相對(duì)含量也列入表4不同植物脂肪酸浮選效果分析.

從表4可以看出，亞油酸／油酸比值（相對(duì)含量）較高時(shí)，相對(duì)回收率也較高，此研究結(jié)果與文獻(xiàn)［6］研究的結(jié)論一致.將表2、表3以及表4的數(shù)據(jù)對(duì)照分析，可以知道，在碘值135棉油脂肪酸中，亞油酸的含量達(dá)到57%以上，不飽和脂肪酸油酸、亞油酸以及亞麻酸的總含量為87.85%，且亞油酸與油酸的比值高達(dá)2.05，膠磷礦常溫浮選時(shí)回收率最高，甚至比分析純油酸高4.05%.因此，在膠磷礦浮選中，采用直鏈脂肪酸作為捕收劑時(shí)，不飽和18碳鏈的脂肪酸含量多且脂肪酸中亞油酸／油酸比值也要高，同時(shí)也應(yīng)含有適量的其他碳鏈脂肪酸，但是碳鏈低于16以及高于18以上飽和脂肪酸的量不宜過多，否則，在磷礦低溫浮選，會(huì)導(dǎo)致浮選效果差.

表4 不同植物脂肪酸浮選效果分析Table 4 The flotation results of plant fatty acid

3 結(jié) 語

a.各種油脂肪酸由于來源不同，使得碳鏈長度的分布、雙鍵、叁鍵的數(shù)量也各不相同.氣相色譜分析結(jié)果表明：亞油酸在碘值135棉油含量最高，其次為碘值110豆油，碘值120棉油，最低的是碘值95米糠油脂肪酸.碘值120棉油中的油酸含量較分析純油酸低，其次是碘值95米糠油，再次為碘值135棉油，最低的是碘值110豆油.在碘值95米糠油脂肪酸和碘值110豆油脂肪酸含有較高的軟脂酸.以18碳直鏈脂肪酸為主的陰離子型捕收劑低溫浮選性能可以用亞油酸／油酸含量之比來判斷和預(yù)測，該值越大，選礦性能越好.

b.作為磷礦浮選的捕收劑原料時(shí)，碳鏈長度和雙鍵、叁鍵的多少對(duì)浮選效果有較大影響，碳鏈低于16或高于18的飽和脂肪酸含量越多、雙鍵的相對(duì)含量越少，浮選性能越差.因此選擇脂肪酸類捕收劑時(shí)，應(yīng)選用不飽和脂肪酸含量高并且含有適量的其他碳鏈脂肪酸的混合脂肪酸.

c.常溫下，浮選性能依次為：碘值135棉油脂肪酸＞碘值110豆油脂肪酸＞碘值95米糠油脂肪酸＞碘值120棉油脂肪酸.浮選時(shí)，棕櫚油脂肪酸與硬脂酸完全沒有泡沫.碘值135的棉油脂肪酸在此類捕收劑中有較好的浮選性能，可以作為原料進(jìn)一步研制出新型高效的低溫浮選捕收劑.

［1］彭儒，羅廉明.磷礦選礦［M］.武漢：武漢測繪科學(xué)出版社，1992，47－61.

［2］周強(qiáng)，盧壽慈.表面活性劑在浮選中的復(fù)配增效作用［J］.金屬礦山，1993（8）：28－31.

［3］李冬蓮，盧壽慈.磷灰石浮選增效劑作用機(jī)理研究［J］.國外金屬礦選礦，1999（8）：19－21.

［4］羅惠華，鐘康年，魏以和.增效作用對(duì)磷灰石浮選的影響［J］.化工礦物與加工，2000（5）：8－10.

［5］駱兆軍，錢鑫，王文潛.磷礦捕收劑的發(fā)展動(dòng)向［J］.云南冶金，1999，28（2）：15－17.

［6］鐘康年，羅惠華，姚楊.捕收劑的亞油酸／油酸比值對(duì)磷礦浮選的影響［J］.化工礦物與加工，2003（11）：1－3.