一种高分子絮凝剂对细粒胶磷矿浮选的影响

李冬莲，汪桥，马孝爽

武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉 430074

一种高分子絮凝剂对细粒胶磷矿浮选的影响

李冬莲，汪桥，马孝爽

武汉工程大学资源与土木工程学院，湖北 武汉 430074

我国磷矿资源以钙硅质难选沉积磷块岩矿石为主，含磷矿物与杂质矿物紧密共生，胶磷矿以“胶态”非晶质集合体存在，单体难以解离，磨矿细度高，产生的细粒表面积大，表面能高，致使药剂消耗量大，选择性差，严重影响磷精矿质量.以晋宁高硅胶磷矿为研究对象，添加一种非离子型高分子絮凝剂F－08进行正浮选和反浮选试验.正浮选粗选中，磨矿细度为－0．038 mm 81．11%时，碳酸钠用量为4 kg／t，水玻璃3 kg／t，油酸钠1．125 kg／t时，添加30 g／t F－08，磷精矿五氧化二磷品位从23．99%提高到24．54%，回收率从80．80%提高到85．30%；反浮选粗选中，六偏磷酸钠用量为2 kg/t，十二胺1 kg/t时，添加40 g/t F－08，磷精矿五氧化二磷品位从21．50%提高到22．95%，回收率从65．32%提高到70．48%.通过zeta电位测定、沉降实验及激光粒度分析测定，F－08的添加可促进捕收剂吸附，沉降速度增大，同时可增大硅酸盐矿物平均粒径.

絮凝剂；胶磷矿；细粒浮选

0 引言

中国磷矿资源丰富，居世界前列，但大多数为中低品位难选胶磷矿.随着易选和高品位矿产资源的日益减少，浮选法得到广泛应用，已成为富集中低品位难选胶磷矿最有效方法之一，全世界一半以上磷精矿采用浮选方法获取［1］.

胶磷矿浮选具有两个特点：一是含磷矿物与杂质矿物紧密共生，以“胶态”非晶质集合体存在，单体难以解离，磨矿细度要求很细，产生的细粒表面积大，表面能高，致使药剂选择性差、消耗量大；二是胶磷矿浮选采用脂肪酸类捕收剂，溶解性、分散性差，常需要加温［2-3］.表现在生产实践过程中，就是磷矿浮选药剂用量大，选择性不强，浮选效果不尽人意.往往通过添加一些辅助药剂来改善浮选效果，细粒胶磷矿浮选一直是选矿工作者研究的一个重要课题.大多数研究集中在磷矿捕收剂方面，一是引入能改善溶解性的特定功能团，合成新型捕收剂；二是利用现有的脂肪酸类捕收剂，加入不同辅剂，如增效剂、或混合用药，制成复合药剂［4］，但适应性差，不同产地不同种类磷矿采用不同辅助药剂，且没有解决“浮多抑少”问题.而采用反浮选时，又由于胺类捕收剂对矿泥敏感，致使浮选过程不能在实践中实现.因此，在浮选前加入选择性絮凝剂，由于浮选槽中各种矿物矿浆组分不同，絮凝剂对各组分的作用方式、作用力不同［5］，絮凝剂将选择性的吸附于某种矿物组分的粒子上面，促使其絮凝，其余矿物仍然保持稳定的分散状态，通过浮选使其上浮分离是细粒胶磷矿浮选有效途径之一.

1 实验部分

1.1 试样

浮选试验样品来自云南磷化集团公司晋宁磷矿，化学多元素分析结果见表1.

表1 云南晋宁磷矿化学多元素分析结果Table 1 Yunnan Jinning phosphate rock chemical element analysis results

1.2 药剂

碳酸钠、六偏磷酸钠、油酸钠、十二胺（质量分数0．1%盐酸配成质量分数2%溶液），化学纯；水玻璃、F－08（配成质量分数0．05%水溶液），工业纯．

2 结果及分析

2.1 正浮选试验

胶磷矿正浮选粗选试验在XFD－0．5型单槽浮选机上进行，试验流程如图1，当碳酸钠3 kg/t，水玻璃4 kg/t，油酸钠1．125 kg/t，未添加F－08时，粗选磷矿P2O5%品位23．99%，回收率80．80%.添加F－08分别为10、30、50、70 g/t时，浮选结果如图2.

图1 添加F－08胶磷矿正浮选流程图Fig.1 Flowchart of direct collophane flotation with F－08 addition

图2 不同F－08用量下胶磷矿正浮选效果变化曲线Fig.2 Effect cures of direct collophane flotation with different dosages of F-08

由图2可知，添加絮凝剂F－08时，磷精矿品位、选矿效率及回收率均有改善.精矿的品位和选矿效率呈现先上升后下降的趋势.回收率则呈先下降后上升的趋势.当F－08用量为30 g/t时，选矿效率达到最高19．55%，此时的P2O5%品位为24．54%，回收率为85．30%.比未添加F－08，磷精矿P2O5%品位提高0．55%，回收率提高4．5%.

2.2 反浮选试验

反浮选流程如图3，六偏磷酸钠和十二胺的用量分别为2 kg／t和1 kg／t时，反浮选粗选磷精矿P2O5%品位21．50%，回收率65．32%.而添加F－08用量分别为20、40、60 g／t和80 g／t时，试验结果如图4.

图3 添加F－08胶磷矿反浮选流程图Fig.3 Flowchart of reserve collophane flotation with F－08 addition

图4 不同F－08用量，胶磷矿反浮选效率变化曲线Fig.4 Effect cures of resreve collophane flotation with different dosages of F-08

由图4可知，添加絮凝剂F－08时，磷精矿品位、选矿效率和回收率也有不同程度提高.用量为40 g／t时，P2O5%品位为22．95%，回收率为70．48%.比未添加F－08，磷精矿P2O5%品位提高1．45%，回收率提高4．16%.

3 机理探讨

高分子絮凝剂的主要作用为絮凝作用，加入具有一定有效官能团的线状高分子化合物，通过电荷静电效应、色散力或氢键键合等作用吸附于矿物细粒表面，高分子絮凝剂在一定的条件下伸展后，像一条长链将许多微粒串扎在一起，实现聚集、长大，形成一个个聚团或絮团.高分子絮凝作用机理是非常复杂的物理化学过程，目前多局限于定性的解释和分析，吸附桥架或桥连作用机理被大多数研究者接受.桥连作用的实质就是高分子同时吸附至少两个以上的胶体或微粒，借助自身的长链上的基团特征把胶体或微粒连接在一起.在选矿中的应用主要是絮凝沉降作用和选择性絮凝浮选作用，而在此研究中高分子用量低，不足捕收剂用量5%时，对细粒胶磷矿浮选有较好效果，为弄清F－08的作用机理，对F－08高分子絮凝剂作用前后胶磷矿表面Zeta电位进行测定、浮选矿浆进行沉降试验及单矿物粒度组成进行激光分析.

3.1 Zeta电位测定

采用美国Zeta Meter4仪器进行Zeta电位的测定，胶磷矿、胶磷矿＋油酸钠、胶磷矿＋油酸钠＋F－08测定结果如图5.

图5 F－08添加前后胶磷矿ζ电位Fig.5 ZetapotentialofcellophanebeforeandafterF－08addition

由图5可见，胶磷矿PZC≈4，油酸钠在pH＝9～10在胶磷矿表面为化学吸附，添加F－08后，矿物表面仍荷负电，但ξ电位负电荷降低，向“零电荷区域”靠近，对阴离子捕收剂斥力减小，油酸钠更易吸附，促进捕收剂化学吸附，提高浮选效果.

3.2 沉降试验

沉降试验采用的是正浮选前矿浆，添加不同浓度F－08沉降曲线如图6.可以看出，沉降速度加快，说明高分子絮凝剂F－08对胶磷矿实际矿石有絮凝作用.为弄清是对含磷矿物还是对硅酸盐类矿物作用，分别对单矿物作用前后进行激光粒度分析.

图6 不同浓度F－08沉降实验Fig.6 Sedimentation experiments with different concentrations of F－08

3.3 粒度组成测定

采用欧美克激光粒度测定仪Easysiser20，六偏磷酸钠作分散剂测定胶磷矿、石英埃洛石单矿物粒度组成.添加F－08前后石英埃洛石粒度组成实验结果如图7、图8.胶磷矿添加F－08前后粒度组成实验结果如图9、图10.

图7 石英埃洛石添加F－08前粒度组成Fig.7 Size composition of quartz and halloysite before F－08 addition

图8 石英埃洛石添加F－08后粒度组成Fig.8 Size composition of quartz and halloysite after F－08 addition

图9 胶磷矿添加F－08前粒度组成Fig.9 Size composition of collophane before F－08 addition

图10 胶磷矿添加F－08后粒度组成Fig.1 0Size composition of collophane after F－08 addition

比较图7和图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，说明F－08对石英及硅酸盐类矿物有絮凝作用.而在图10胶磷矿中，添加F－08对平均粒度影响不大，添加前后只有1 μm差距.

4 结论

a．在细粒胶磷矿浮选中，通过添加非离子型高分子絮凝剂F－08可改善浮选效果.正浮选粗选磷精矿P2O5%品位提高0．55%，回收率提高4．5%；反浮选磷精矿P2O5%品位提高1．45%，回收率提高4．16%.

b．F－08可降低胶磷矿矿物表面ξ电位，降低胶磷矿表面负电荷，促进阴离子捕收剂化学吸附.

c．通过沉降试验及激光粒度分析发现，F－08使细粒石英及硅酸盐类矿物平均粒径增大，有絮凝作用，F－08是否能作胶磷矿选择性絮凝浮选剂及其机理有待进一步探讨.

致谢

感谢湖北省科技厅的资助！

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

［2］张泽强，李智力，黄伟，等．浮选柱反浮选胶磷矿的影响因素［J］．武汉工程大学学报，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］汪桥，李冬莲，李巧双．云南晋宁磷矿絮凝正浮选试验研究［J］．化工矿物与加工，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］陈云峰，黄齐茂，潘志权．磷矿浮选捕收剂的研究进展［J］．武汉工程大学学报，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］徐晓君．化学絮凝剂作用原理［M］．北京：科学出版社，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

本文编辑：张瑞

2015－09－16

湖北省自然科学基金（2014CFB780）

李冬莲（1966－），女，湖北武汉人，副教授，硕士.研究方向：矿物分选理论、工艺与药剂；矿产资源综合利用.