一種高分子絮凝劑對細(xì)粒膠磷礦浮選的影響

李冬蓮，汪橋，馬孝爽

武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

一種高分子絮凝劑對細(xì)粒膠磷礦浮選的影響

李冬蓮，汪橋，馬孝爽

武漢工程大學(xué)資源與土木工程學(xué)院，湖北 武漢 430074

我國磷礦資源以鈣硅質(zhì)難選沉積磷塊巖礦石為主，含磷礦物與雜質(zhì)礦物緊密共生，膠磷礦以“膠態(tài)”非晶質(zhì)集合體存在，單體難以解離，磨礦細(xì)度高，產(chǎn)生的細(xì)粒表面積大，表面能高，致使藥劑消耗量大，選擇性差，嚴(yán)重影響磷精礦質(zhì)量.以晉寧高硅膠磷礦為研究對象，添加一種非離子型高分子絮凝劑F－08進(jìn)行正浮選和反浮選試驗(yàn).正浮選粗選中，磨礦細(xì)度為－0．038 mm 81．11%時，碳酸鈉用量為4 kg／t，水玻璃3 kg／t，油酸鈉1．125 kg／t時，添加30 g／t F－08，磷精礦五氧化二磷品位從23．99%提高到24．54%，回收率從80．80%提高到85．30%；反浮選粗選中，六偏磷酸鈉用量為2 kg/t，十二胺1 kg/t時，添加40 g/t F－08，磷精礦五氧化二磷品位從21．50%提高到22．95%，回收率從65．32%提高到70．48%.通過zeta電位測定、沉降實(shí)驗(yàn)及激光粒度分析測定，F(xiàn)－08的添加可促進(jìn)捕收劑吸附，沉降速度增大，同時可增大硅酸鹽礦物平均粒徑.

絮凝劑；膠磷礦；細(xì)粒浮選

0 引言

中國磷礦資源豐富，居世界前列，但大多數(shù)為中低品位難選膠磷礦.隨著易選和高品位礦產(chǎn)資源的日益減少，浮選法得到廣泛應(yīng)用，已成為富集中低品位難選膠磷礦最有效方法之一，全世界一半以上磷精礦采用浮選方法獲?。?］.

膠磷礦浮選具有兩個特點(diǎn)：一是含磷礦物與雜質(zhì)礦物緊密共生，以“膠態(tài)”非晶質(zhì)集合體存在，單體難以解離，磨礦細(xì)度要求很細(xì)，產(chǎn)生的細(xì)粒表面積大，表面能高，致使藥劑選擇性差、消耗量大；二是膠磷礦浮選采用脂肪酸類捕收劑，溶解性、分散性差，常需要加溫［2-3］.表現(xiàn)在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，就是磷礦浮選藥劑用量大，選擇性不強(qiáng)，浮選效果不盡人意.往往通過添加一些輔助藥劑來改善浮選效果，細(xì)粒膠磷礦浮選一直是選礦工作者研究的一個重要課題.大多數(shù)研究集中在磷礦捕收劑方面，一是引入能改善溶解性的特定功能團(tuán)，合成新型捕收劑；二是利用現(xiàn)有的脂肪酸類捕收劑，加入不同輔劑，如增效劑、或混合用藥，制成復(fù)合藥劑［4］，但適應(yīng)性差，不同產(chǎn)地不同種類磷礦采用不同輔助藥劑，且沒有解決“浮多抑少”問題.而采用反浮選時，又由于胺類捕收劑對礦泥敏感，致使浮選過程不能在實(shí)踐中實(shí)現(xiàn).因此，在浮選前加入選擇性絮凝劑，由于浮選槽中各種礦物礦漿組分不同，絮凝劑對各組分的作用方式、作用力不同［5］，絮凝劑將選擇性的吸附于某種礦物組分的粒子上面，促使其絮凝，其余礦物仍然保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)，通過浮選使其上浮分離是細(xì)粒膠磷礦浮選有效途徑之一.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣

浮選試驗(yàn)樣品來自云南磷化集團(tuán)公司晉寧磷礦，化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1.

表1 云南晉寧磷礦化學(xué)多元素分析結(jié)果Table 1 Yunnan Jinning phosphate rock chemical element analysis results

1.2 藥劑

碳酸鈉、六偏磷酸鈉、油酸鈉、十二胺（質(zhì)量分?jǐn)?shù)0．1%鹽酸配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%溶液），化學(xué)純；水玻璃、F－08（配成質(zhì)量分?jǐn)?shù)0．05%水溶液），工業(yè)純．

2 結(jié)果及分析

2.1 正浮選試驗(yàn)

膠磷礦正浮選粗選試驗(yàn)在XFD－0．5型單槽浮選機(jī)上進(jìn)行，試驗(yàn)流程如圖1，當(dāng)碳酸鈉3 kg/t，水玻璃4 kg/t，油酸鈉1．125 kg/t，未添加F－08時，粗選磷礦P2O5%品位23．99%，回收率80．80%.添加F－08分別為10、30、50、70 g/t時，浮選結(jié)果如圖2.

圖1 添加F－08膠磷礦正浮選流程圖Fig.1 Flowchart of direct collophane flotation with F－08 addition

圖2 不同F(xiàn)－08用量下膠磷礦正浮選效果變化曲線Fig.2 Effect cures of direct collophane flotation with different dosages of F-08

由圖2可知，添加絮凝劑F－08時，磷精礦品位、選礦效率及回收率均有改善.精礦的品位和選礦效率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢.回收率則呈先下降后上升的趨勢.當(dāng)F－08用量為30 g/t時，選礦效率達(dá)到最高19．55%，此時的P2O5%品位為24．54%，回收率為85．30%.比未添加F－08，磷精礦P2O5%品位提高0．55%，回收率提高4．5%.

2.2 反浮選試驗(yàn)

反浮選流程如圖3，六偏磷酸鈉和十二胺的用量分別為2 kg／t和1 kg／t時，反浮選粗選磷精礦P2O5%品位21．50%，回收率65．32%.而添加F－08用量分別為20、40、60 g／t和80 g／t時，試驗(yàn)結(jié)果如圖4.

圖3 添加F－08膠磷礦反浮選流程圖Fig.3 Flowchart of reserve collophane flotation with F－08 addition

圖4 不同F(xiàn)－08用量，膠磷礦反浮選效率變化曲線Fig.4 Effect cures of resreve collophane flotation with different dosages of F-08

由圖4可知，添加絮凝劑F－08時，磷精礦品位、選礦效率和回收率也有不同程度提高.用量為40 g／t時，P2O5%品位為22．95%，回收率為70．48%.比未添加F－08，磷精礦P2O5%品位提高1．45%，回收率提高4．16%.

3 機(jī)理探討

高分子絮凝劑的主要作用為絮凝作用，加入具有一定有效官能團(tuán)的線狀高分子化合物，通過電荷靜電效應(yīng)、色散力或氫鍵鍵合等作用吸附于礦物細(xì)粒表面，高分子絮凝劑在一定的條件下伸展后，像一條長鏈將許多微粒串扎在一起，實(shí)現(xiàn)聚集、長大，形成一個個聚團(tuán)或絮團(tuán).高分子絮凝作用機(jī)理是非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程，目前多局限于定性的解釋和分析，吸附橋架或橋連作用機(jī)理被大多數(shù)研究者接受.橋連作用的實(shí)質(zhì)就是高分子同時吸附至少兩個以上的膠體或微粒，借助自身的長鏈上的基團(tuán)特征把膠體或微粒連接在一起.在選礦中的應(yīng)用主要是絮凝沉降作用和選擇性絮凝浮選作用，而在此研究中高分子用量低，不足捕收劑用量5%時，對細(xì)粒膠磷礦浮選有較好效果，為弄清F－08的作用機(jī)理，對F－08高分子絮凝劑作用前后膠磷礦表面Zeta電位進(jìn)行測定、浮選礦漿進(jìn)行沉降試驗(yàn)及單礦物粒度組成進(jìn)行激光分析.

3.1 Zeta電位測定

采用美國Zeta Meter4儀器進(jìn)行Zeta電位的測定，膠磷礦、膠磷礦＋油酸鈉、膠磷礦＋油酸鈉＋F－08測定結(jié)果如圖5.

圖5 F－08添加前后膠磷礦ζ電位Fig.5 ZetapotentialofcellophanebeforeandafterF－08addition

由圖5可見，膠磷礦PZC≈4，油酸鈉在pH＝9～10在膠磷礦表面為化學(xué)吸附，添加F－08后，礦物表面仍荷負(fù)電，但ξ電位負(fù)電荷降低，向“零電荷區(qū)域”靠近，對陰離子捕收劑斥力減小，油酸鈉更易吸附，促進(jìn)捕收劑化學(xué)吸附，提高浮選效果.

3.2 沉降試驗(yàn)

沉降試驗(yàn)采用的是正浮選前礦漿，添加不同濃度F－08沉降曲線如圖6.可以看出，沉降速度加快，說明高分子絮凝劑F－08對膠磷礦實(shí)際礦石有絮凝作用.為弄清是對含磷礦物還是對硅酸鹽類礦物作用，分別對單礦物作用前后進(jìn)行激光粒度分析.

圖6 不同濃度F－08沉降實(shí)驗(yàn)Fig.6 Sedimentation experiments with different concentrations of F－08

3.3 粒度組成測定

采用歐美克激光粒度測定儀Easysiser20，六偏磷酸鈉作分散劑測定膠磷礦、石英埃洛石單礦物粒度組成.添加F－08前后石英埃洛石粒度組成實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7、圖8.膠磷礦添加F－08前后粒度組成實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖9、圖10.

圖7 石英埃洛石添加F－08前粒度組成Fig.7 Size composition of quartz and halloysite before F－08 addition

圖8 石英埃洛石添加F－08后粒度組成Fig.8 Size composition of quartz and halloysite after F－08 addition

圖9 膠磷礦添加F－08前粒度組成Fig.9 Size composition of collophane before F－08 addition

圖10 膠磷礦添加F－08后粒度組成Fig.1 0Size composition of collophane after F－08 addition

比較圖7和圖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，說明F－08對石英及硅酸鹽類礦物有絮凝作用.而在圖10膠磷礦中，添加F－08對平均粒度影響不大，添加前后只有1 μm差距.

4 結(jié)論

a．在細(xì)粒膠磷礦浮選中，通過添加非離子型高分子絮凝劑F－08可改善浮選效果.正浮選粗選磷精礦P2O5%品位提高0．55%，回收率提高4．5%；反浮選磷精礦P2O5%品位提高1．45%，回收率提高4．16%.

b．F－08可降低膠磷礦礦物表面ξ電位，降低膠磷礦表面負(fù)電荷，促進(jìn)陰離子捕收劑化學(xué)吸附.

c．通過沉降試驗(yàn)及激光粒度分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)－08使細(xì)粒石英及硅酸鹽類礦物平均粒徑增大，有絮凝作用，F(xiàn)－08是否能作膠磷礦選擇性絮凝浮選劑及其機(jī)理有待進(jìn)一步探討.

致謝

感謝湖北省科技廳的資助！

［1］SIS H，CHANDER S．Reagents used in the flotation of phosphate ores：a critical review［J］．Minerals Engineering，2003，16：577－585．

［2］張澤強(qiáng)，李智力，黃偉，等．浮選柱反浮選膠磷礦的影響因素［J］．武漢工程大學(xué)學(xué)報，2014（1）：15－17

ZHANG Zhe－qiang，LI Zhi－li，HUANG Wei，et al．Influence factors of reverse flotation collophane flotation column［J］．Journal of Wuhan University of Technology，2014（1）：15－17．（in Chinese）

［3］汪橋，李冬蓮，李巧雙．云南晉寧磷礦絮凝正浮選試驗(yàn)研究［J］．化工礦物與加工，2015（4）：4－6

WANG qiao，LI Dong－lian，LI Qiao－shuang．Flocculation direct flotation tests on Jinning phosphate rock［J］．Industrial Minerals and Processing，2015（4）：4－6．（in Chinese）

［4］陳云峰，黃齊茂，潘志權(quán)．磷礦浮選捕收劑的研究進(jìn)展［J］．武漢工程大學(xué)學(xué)報，2011（2）：76－80.

CHEN Yun－feng，HUANG Qi－mao，PAN Zhi－quan．Research progress of phosphate rock flotation collector［J］．Journal of Wuhan University of Technology，2011（2）：76－80．（in Chinese）

［5］徐曉君．化學(xué)絮凝劑作用原理［M］．北京：科學(xué)出版社，2005．

XU Xiao-jun．Chemical Flocculant Effect Principle［M］．Beijing：Science Press，2005．（in Chinese）

Effect of high－polymer flocculant on flotation of fine－grained collophane

LI Dong－lian，WANG Qiao，MA Xiao－shuang
School of Resources and Civil Engineering，Wuhan Institute of Technology，Wuhan 430074，China

Most of the phosphate rock resources are calcium－siliceous refractory deposition minerals in China，in which the phosphate mineral and impurity mineral are closely associated and the collophane exists in colloidal amorphous aggregation．They need to be milled very fine to mineral liberation．The big surface area and high surface energy of the obtained fine particles would lead to the great consumption and poor selectivity of the reagent，and affect the quality of phosphate concentrate seriously．In this study，the direct and the reverse flotation of Jinning high－silica gel phosphate rock（Yunnan）with the addition of a kind of nonionic polymer flocculant F－08 were carried out．Results show that phosphate concentrate grade of P2O5%increases from 23．99%to 24．54%and the recovery rate increases from 80．80%to 85．30%in direct flotation after addition of 30 g/t of F－08 at sodium carbonate of 4 kg/t，water glass of 3 kg/t and sodium oleate of 1．125 kg/t．In reverse flotation，phosphate concentrate grade of P2O5%increases from 21．50%to 22．95%and the recovery rate increases from 65．32%to 70．48%after addition of 40 g/t of F－08 at sodium hexametaphosphate of 2 kg/t and twelve amine of 1 kg/t．Zeta potential，sedimentation experiment and laser particle size analysis illustrate that the addition of F－08 can promote collector adsorption，speed up subsidence and increase the average particle size of the silicate minerals．

flocculant；collophane；fine－grained flotation

TB35

A

10.3969/j.issn.1674-2869.2015.10.001

1674－2869（2015）11－0001－05

本文編輯：張瑞

2015－09－16

湖北省自然科學(xué)基金（2014CFB780）

李冬蓮（1966－），女，湖北武漢人，副教授，碩士.研究方向：礦物分選理論、工藝與藥劑；礦產(chǎn)資源綜合利用.