YS-02J复配型辅助捕收剂在萤石低温浮选中的应用①

2021-09-15黄雪萍陈维洪蒋殿君梁丽丽邓晓珊

矿冶工程 2021年4期

黄雪萍，彭静，陈维洪，蒋殿君，梁丽丽，邓晓珊

（广东省科学院产业技术育成中心，广东广州510650）

萤石浮选过程中，通常采用油酸作为捕收剂、纯碱作为调整剂、水玻璃作为抑制剂，矿浆温度需要在25℃以上［1－4］。温度低于18℃时，油酸在水中溶解力和分解性变差，捕收性能大大降低，为实现萤石高效回收，需要增设锅炉对矿浆加温，由此增加较大能耗［5－6］。针对羧酸基捕收剂低温捕收性能差的问题，开发了一种辅助捕收剂，它可促进羧酸类捕收剂在水中的溶解性，且耐低温效果好，选择性强，在低温条件下对萤石矿物仍具有较强的捕收能力，可使捕收剂用量大幅度降低，从而达到增加经济效益的目的。

1 实验部分

1．1 原矿性质

矿样取自湖南某萤石选矿厂，其矿石成分见表1。该矿样CaF2含量16．21%。对矿石进行X衍射分析可知，原矿中主要有用成分为萤石，脉石以石英为主，其次为方解石、长石、云母。

表1 矿石主要化学成分分析结果（质量分数）／%

1．2 试验设备及药剂

试验设备包括分析天平、元素分析仪、X射线衍射仪、PHS-25酸度计、PK／FD型单槽浮选机和XMQФ150×50锥形球磨机等。

试验药剂包括水玻璃、油酸、棕榈油酸、妥尔油、氧化石蜡皂（731）、碳酸钠等，均为工业级药剂。复配型辅助捕收剂YS-02J为自主研发药剂，其主要成分为复合聚氧乙烯醚类表面活性剂。

1．3 药剂的配制

按不同比例分别称取YS-02J辅助捕收剂和脂肪酸，搅拌条件下将YS-02J逐渐加入脂肪酸中，加完后继续搅拌30 min，使其均匀分散在脂肪酸中，制得萤石浮选所使用的新型捕收剂。

2 辅助捕收剂条件实验

2．1 萤石粗选pH值条件试验

萤石浮选中，合适的矿浆pH值对浮选指标至关重要，它不仅影响矿物表面电位，还对药剂在矿物表面的作用强度与作用方式有较大影响。按照图1所示流程，萤石粗选水玻璃用量1 500 g／t、捕收剂用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）、矿浆温度10℃，采用碳酸钠调节pH值，初始pH值试验结果见表2。由表2可知，矿浆pH值升高有利于萤石的富集，但同时方解石也会显著富集。采用碳酸钠调整pH值到相应值后，加抑制剂水玻璃，矿浆pH值都会有不同程度的升高，当初始pH值为10左右时，萤石粗选品位达到62．97%，回收率为85．83%。

图1 萤石粗选试验流程

表2 萤石粗选pH值条件实验结果

2．2 抑制剂水玻璃用量试验

在实际萤石矿浮选过程中，水玻璃是应用最普遍的抑制剂之一，它不仅具有抑制作用，还拥有一定的分散效果。水玻璃中的H2SiO3与能够吸附在石英表面，使石英表面亲水而难以浮起，起到抑制石英的作用。萤石粗选初始pH＝10、矿浆温度10℃、捕收剂用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）条件下，按图1所示流程进行了水玻璃用量试验，结果见表3。

表3 水玻璃用量试验结果

随着水玻璃用量增加，萤石粗选产率逐渐降低，品位逐渐提高，回收率相应降低。当水玻璃用量1 500 g／t时，萤石粗选品位达到75．52%，回收率为85．84%。

2．3 辅助捕收剂YS-02J用量试验

辅助捕收剂YS-02J能显著改善浮选过程，但其用量过低时难以发挥作用，效果不明显；用量过高时，不但增加生产成本，而且不利于浮选。捕收剂用量500 g／t（其中YS-02J分别占4%、6%、8%和10%）、初始pH值10、水玻璃用量1 500 g／t、浮选温度10℃时，按照图1所示流程，进行了YS-02J用量试验，结果见表4。

表4 辅助捕收剂YS-02J用量试验结果

当YS-02J用量为40 g／t（占捕收剂总量8%）时，萤石粗选回收率最高，达到82．90%，粗选精矿CaF2品位64．31%，尾矿CaF2品位只有4．26%，因此YS-02J用量选择40 g／t（占捕收剂总量8%）。

2．4 捕收剂用量试验

初始pH值10、浮选矿浆温度10℃、水玻璃用量1 500 g／t条件下，按图1所示流程进行了捕收剂用量试验，结果见表5。从表5可知，YS-02J＋油酸用量达到48＋552 g／t时，萤石精矿回收率最高，达到82．85%，CaF2品位62．57%；捕收剂用量继续增大时，萤石品位和回收率反而下降，可能是YS-02J＋油酸用量过大，在矿物表面形成了多层吸附的反向层，极性基朝外使得矿物表面亲水，萤石可浮性降低，使得萤石产率、品位与回收率均呈下降趋势，故确定粗选捕收剂用量600 g／t。单用油酸做捕收剂时，其用量1 000 g／t时，浮选指标较佳。可见在其他浮选条件相同的情况下，单用油酸作捕收剂，其用量要增加30%～50%，萤石回收率才大致相同。

表5 捕收剂用量试验结果

2．5 矿浆温度试验

初始pH值10、捕收剂用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）、水玻璃用量1 500 g／t条件下，矿浆温度试验结果见表6。由表6可知，添加YS-02后，温度对油酸浮选萤石效果影响不大，10℃低温时油酸在矿浆中分散效果与常温分散效果差别不大，起泡性能与捕收性能相差不大，萤石品位与回收率都比较高。10℃时，萤石精矿CaF2品位67．63%、回收率80．08%，指标较理想。

表6 矿浆温度试验结果

2．6 不同脂肪酸在低温条件下的浮选对比试验

以不同类别脂肪酸作捕收剂，捕收剂总用量均为600 g／t（其中YS-02占8%，脂肪酸占92%），水玻璃用量2 000 g／t，采用碳酸钠调节pH值至10，温度10℃，进行了浮选对比试验，结果见表7。由表7可以看出，多种脂肪酸捕收剂体系下，辅助捕收剂YS-02J均能在低温条件下提高萤石品位和回收率。

表7 不同脂肪酸在低温条件下的对比试验结果

2．7 水质的影响

由于硬水中含有大量的Na＋、Ca2＋、、Cl－、Mg2＋等离子，这些离子使得常规的油酸、脂肪酸很难附着在萤石表面对萤石进行捕收，影响萤石精矿回收率及与碳酸钙的分离［7］；同时这些离子活化了萤石矿中的二氧化硅，在萤石浮选时，经过多次浮选后尾矿CaF2品位仍然难以达到1．5%以下。分别选自来水、河滩水、矿区地下水作为试验用水，在捕收剂用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）、水玻璃用量1 500 g／t、温度10℃时，采用碳酸钠调节pH值至10，进行了不同水质下的浮选试验，结果见表8。从表8可以看出，不同硬度水质对浮选回收率和品位影响不大，说明加入的辅助捕收剂对硬水不敏感，在硬水中也能进行有效捕收。这表明加入辅助捕收剂后，脂肪酸抗硬水能力强，受矿浆中Ca2＋干扰小。究其原因，可能是醚基（氧原子）加入碳链，分子极性增强，溶解度增大，分散能力提高，使得捕收剂在矿浆中的有效成分相对提高，从而提高了药剂的耐低温性。此外，醚基氧原子有未配对的P电子，能与矿物表面金属离子生成氢键而被吸附，特别是分子中有多个乙氧基时醚基能排列成类似冠醚的结构吸附在矿物表面，使得烷基仍能保持良好的捕收性，补偿了因极性增强而削弱了的捕收性。此外，极性基中引入P原子有利于提高药剂选择性。

表8 水质对浮选效果的影响

2．8 闭路试验

在条件试验基础上进行了闭路试验，结果见表9，试验流程见图2。由表9可知，通过一粗一扫四精、精选2中矿直接排尾、其他中矿和扫精矿顺序返回的闭路试验流程，最终得到萤石精矿CaF2品位96．63%、回收率82．97%，其中方解石CaCO3含量2．14%。精选2中矿CaF2品位12．47%、回收率2．92%，而CaCO3品位和回收率分别达到50．60%和43．32%，方解石顺利排出，萤石品位和回收率均达到理想指标。