油酸钠体系中微细粒胶磷矿的浮选行为*

王永龙张 芹周 亮唐忠杰

（1.武汉科技大学资源与环境工程学院；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室）

油酸钠体系中微细粒胶磷矿的浮选行为*

王永龙1，2张 芹1，2周 亮1，2唐忠杰1，2

（1.武汉科技大学资源与环境工程学院；2.冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点试验室）

通过单矿物浮选试验考察了油酸钠体系中微细粒胶磷矿的可浮性，并比较了六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、淀粉、腐植酸钠这5种抑制剂对微细粒胶磷矿的抑制效果。试验结果表明：油酸钠浮选微细粒胶磷矿的适宜条件应为矿浆温度45℃、用NaOH调节矿浆pH＝10、油酸钠用量6×10－4mol／L；5种抑制剂对微细粒胶磷矿抑制能力的强弱排序为腐植酸钠＞六偏磷酸钠＞淀粉＞焦磷酸钠＞硅酸钠。

微细粒胶磷矿 油酸钠 单矿物浮选 矿浆温度 矿浆pH 抑制剂

磷矿石是一种重要的工业矿物原料，被广泛应用于医药、食品、火柴、染料、制糖、陶瓷、国防等领域。虽然我国已探明磷矿资源总量仅次于摩洛哥，位居世界第2位，但在已探明的储量中，85%为沉积型磷块岩，其中大部分为中低品位矿石，且磷多以胶磷矿形式存在，选矿加工难度较大［1］。近年来随着高品位磷矿资源和易选磷矿资源的日益减少，开发中低品位难选胶磷矿矿石已显得迫在眉睫。本研究通过单矿物浮选试验考察微细粒胶磷矿在油酸钠体系中的浮选行为，以及六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、淀粉、腐植酸钠对微细粒胶磷矿浮选行为的影响，旨在为微细粒胶磷矿矿石资源的开发利用提供参考。

1 试样和药剂

1.1 试 样

将取自湖北宜昌的硅钙质胶磷矿富矿块手工破碎、拣选除杂后，用pH＝3～4的稀盐酸溶液反复浸洗3次，再用蒸馏水清洗干净并在40℃以下烘干。烘干样品经瓷球磨机磨细后，筛取－0.15 mm粒级作为单矿物浮选试样保存于密封玻璃瓶中备用。经化学分析，浮选试样的P2O5含量为36.73%。对浮选试样进行粒度分析，结果见表1。根据表1，可知浮选试样的d50为12.8μm、d90为87.1μm。

表1 试样粒度分布

粒级／μm 产率／% 负累积产率／% 150～75 12.40 100.00 75～44 12.80 87.60 44～38 11.00 74.80 38～15 7.60 63.80 15～10 20.40 56.20 10～5 10.00 35.80－5 25.80 25.80

1.2 试验药剂

试验所用药剂包括捕收剂油酸钠，pH值调整剂氢氧化钠、碳酸钠和硫酸，抑制剂六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、淀粉和腐植酸钠。除腐植酸钠为化学纯制剂外，其余均为分析纯制剂。

试验用水为二次蒸馏水。

2 试验方法

单矿物浮选试验在长春探矿机械厂生产的XFG挂槽式浮选机内进行。每次试验用分析天平称取5 g单矿物试样置于100 mL挂槽中，加入100 mL一定温度的二次蒸馏水，将浮选机搅拌速度调至2 000 r／min，先加入pH值调整剂调节pH值，再依次加入抑制剂和捕收剂，然后开始浮选。加入各种药剂后均搅拌2 min，浮选时间为4 min。浮选结束后，将泡沫产品过滤、烘干、称质量、计算回收率。

3 试验结果与讨论

3.1 油酸钠用量对微细粒胶磷矿回收率的影响

油酸钠作为氧化矿物最常用的捕收剂，被广泛用于选矿试验及实际生产。在常温（25℃）、自然pH（pH＝7）、不添加抑制剂条件下考察了油酸钠用量对微细粒胶磷矿浮选回收率的影响，试验结果如图1所示。

图1 油酸钠用量试验结果

从图1可以看出，胶磷矿的回收率随着油酸钠用量的提高先上升后下降，并在油酸钠用量为6× 10－4mol／L时达到最大值，但由于pH和温度不合适，此时胶磷矿的回收率只有25.94%。

3.2 温度对油酸钠浮选微细粒胶磷矿的影响

在自然pH、油酸钠用量为6×10－4mol／L、不添加抑制剂条件下考察了矿浆温度对油酸钠浮选微细粒胶磷矿的影响，试验结果如图2所示。

由图2可以看到，随着矿浆温度的上升，胶磷矿的回收率不断提高，但当矿浆温度达到45℃后，胶磷矿的回收率提高幅度很小。

3.3 矿浆pH值对油酸钠浮选微细粒胶磷矿的影响

在矿浆温度分别为常温和45℃、油酸钠用量为6×10－4mol／L、不添加抑制剂条件下考察了矿浆pH值对油酸钠浮选微细粒胶磷矿的影响。矿浆pH值采用硫酸和氢氧化钠调节，同时考虑到工业生产中常用碳酸钠作为pH调整剂，因此还将碳酸钠与氢氧化钠进行了对比。试验结果如图3、图4所示。

图2 温度试验结果

图3 常温下矿浆pH试验结果

图4 45℃下矿浆pH试验结果

由图3、图4可见：不同温度下，pH对于油酸钠浮选胶磷矿的影响规律是相同的，即碱性介质中的浮选效果都优于酸性介质中的浮选效果，并且随着pH的提高，胶磷矿的回收率一直呈上升趋势；相同pH下，矿浆温度为45℃时的胶磷矿回收率远远高于矿浆温度为常温时的胶磷矿回收率；常温下以碳酸钠作为碱性pH调整剂时对微细粒胶磷矿的浮选有明显促进作用，而45℃下用碳酸钠调节碱性pH反而比用氢氧化钠调节碱性pH效果差。

根据以上试验结果，兼顾药剂成本和矿浆介质的腐蚀性，用油酸钠浮选微细粒胶磷矿的适宜条件应为矿浆温度45℃、用NaOH调节矿浆pH＝10、油酸钠用量6×10－4mol／L，此时胶磷矿的回收率为78.24%。

3.4 几种抑制剂对油酸钠浮选微细粒胶磷矿的影响

在矿浆温度为45℃、用NaOH调节矿浆pH＝10、油酸钠用量为6×10－4mol／L条件下考察了3种无机抑制剂六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠及2种有机抑制剂淀粉、腐植酸钠对油酸钠浮选微细粒胶磷矿的影响，并与自然pH下这5种抑制剂的抑制效果进行了对比。试验结果如下。

3.4.1 六偏磷酸钠的影响

六偏磷酸钠被广泛应用于方解石、石灰石、石英和硅酸盐矿物等的抑制。本试验中胶磷矿回收率随六偏磷酸钠用量的变化如图5所示。

图5 胶磷矿回收率随六偏磷酸钠用量的变化

由图5可见，六偏磷酸钠对胶磷矿具有明显的抑制作用：自然pH和pH＝10条件下，随着六偏磷酸钠用量的增大，胶磷矿的回收率都持续下降；当六偏磷酸钠用量为3×10－5mol／L时，自然pH和pH＝10条件下的胶磷矿回收率分别降到23.38%和19.92%。

3.4.2 硅酸钠的影响

硅酸钠是常用的无机分散剂，也被用作石英和硅酸盐类脉石矿物的抑制剂。本试验中胶磷矿回收率随硅酸钠用量的变化如图6所示。

图6 胶磷矿回收率随硅酸钠用量的变化

图6表明，硅酸钠对胶磷矿具有一定的抑制作用，其用量由0增加到1×10－5mol／L时，自然pH和pH＝10条件下的胶磷矿回收率分别由62.70%和78.24%下降到61.59%和62.38%，此后胶磷矿回收率下降幅度很小。

将图6与图5对比可知，硅酸钠对胶磷矿的抑制能力比六偏磷酸钠的弱得多，即使其用量增大到5×10－5mol／L，自然pH和pH＝10条件下的胶磷矿回收率仍分别达到58.14%和59.65%。

3.4.3 焦磷酸钠的影响

磷酸盐能与金属离子形成可溶性络合物，可作为抑制剂和矿泥分散剂使用。本研究中胶磷矿回收率随焦磷酸钠用量的变化如图7所示。

图7 胶磷矿回收率随焦磷酸钠用量的变化

图7表明，焦磷酸钠对胶磷矿具有较明显的抑制作用，其用量低于2×10－5mol／L时，自然pH下的胶磷矿回收率变化较小而pH＝10条件下的胶磷矿回收率快速下降，其用量超过2×10－5mol／L后，两种pH条件下的胶磷矿回收率分别快速下降到44.12%和51.47%。

将图7与图5、图6对比可知，焦磷酸钠对胶磷矿的抑制能力不如六偏磷酸钠强，但是强于硅酸钠。

3.4.4 淀粉的影响

由于来源广泛和抑制性能优异，淀粉在浮选中得到大量应用，如用于抑制氧化铁矿物、硅酸盐、滑石等［2］。本研究中胶磷矿回收率随淀粉用量的变化如图8所示。

图8表明，淀粉对胶磷矿也具有较明显的抑制作用：其用量大于20 mg／L后，两种pH条件下的胶磷矿回收率都快速下降；其用量为40 mg／L时，自然pH和pH＝10条件下的胶磷矿回收率分别下降到44.32%和47.25%。

将图8与图5、图6、图7对比可知，在试验用量范围内，淀粉对胶磷矿的抑制能力比六偏磷酸钠弱，但是强于焦磷酸钠和硅酸钠。

图8 胶磷矿回收率随淀粉用量的变化

3.4.5 腐植酸钠的影响

腐植酸钠能增强矿物表面的亲水性，常作为抑制剂用于浮选。本研究中胶磷矿回收率随淀粉用量的变化如图9所示。

图9 胶磷矿回收率随腐植酸钠用量的变化

图9表明，腐植酸钠对胶磷矿具有很明显的抑制作用：其用量超过5 mg／L后，两种pH条件下的胶磷矿回收率都急剧下降；其用量为20 mg／L时，自然pH和pH＝10条件下的胶磷矿回收率分别可降到16.21%和14.95%。

将图9与图5、图6、图7、图8对比可知，在试验用量范围内，腐植酸钠对胶磷矿的抑制能力是5种抑制剂中最强的。

由图5～图9还可以看出，总体上，pH对5种调整剂的抑制效果影响不是很大，自然pH和pH＝10条件下，微细粒胶磷矿的回收率变化趋势基本保持一致。

4 结 论

（1）油酸钠浮选微细粒胶磷矿的适宜条件应为矿浆温度45℃、用NaOH调节矿浆pH＝10、油酸钠用量6×10－4mol／L。

（2）六偏磷酸钠、硅酸钠、焦磷酸钠、淀粉和腐植酸钠均可对油酸钠体系中的胶磷矿产生抑制作用，其抑制能力的强弱排序为腐植酸钠＞六偏磷酸钠＞淀粉＞焦磷酸钠＞硅酸钠。

［1］李成秀，文书明.我国磷矿选矿现状及其进展［J］.矿产综合利用，2010（2）：22-25.

［2］吴永云.淀粉在选矿工艺中的应用［J］.国外金属矿选矿，1999

（11）：26-30.

Study of on Flotation Behavior of Ultrafine Collophanite in Sodium Oleate System

Wang Yonglong1，2Zhang Qin1，2Zhou Liang1，2Tang Zhongjie1，2
（1．School of Resource and Environmental Engineering，Wuhan University of Science and Technology；2．Hubei Key Laboratory for Efficient Utilization and Agglomeration of Metallurgic Mineral Resources）

Flotation behavior of ultrafine collophanite in sodium oleate flotation system is investigated and the five types ofmodifiers including sodium hexametaphosphate，sodium silicate，sodium pyro-phosphate，starch，sodium humate on ultrafine collophanite recovery are researched through flotation tests of singlemineral.The results showed that the appropriate conditions for flotation ofultrafine collophanitewith sodium oleatewere pulp temperature 45℃，pulp pH＝10 adjusted by NaOH，sodium oleate of6×10－4mol／L；The inhibiting performance of five inhibitors on ultrafine collophanite is listed in order as sodium humate＞sodium hexametaphosphate＞starch＞sodium pyro-phosphate＞sodium silicate.

Ultrafine collophanite，Sodium oleate，Flotation of singlemineral，Pulp temperature，Pulp pH，Inhibitor

2013-08-28）

*国家自然科学基金面上项目（编号：50974099）。

王永龙（1987—），男，硕士研究生，430081湖北省武汉市青山区建设一路武汉科技大学480信箱。