橡胶籽油脂肪酸乳化分离制备反浮选捕收剂研究

王学文，欧志兵，杨隽峰，杨稳权

（1.国家磷资源开发利用工程技术研究中心，云南 昆明 650600；2.云南磷化集团有限公司 磷资源开发利用工程技术研究分公司，云南 昆明 650600）

0 引言

我国磷资源丰而不富，大部分磷矿为中低品位，需要通过浮选富集才能满足下游用户用矿需求。中低品位磷矿浮选一般使用脂肪酸作为浮选捕收剂原料，但市场上的脂肪酸品质各异，不同磷矿企业、不同矿区、不同性质磷矿石需要相适宜的脂肪酸，以满足浮选指标要求。因此，中低品位磷矿浮选捕收剂的原料脂肪酸没有统一的质量标准。

云南省磷资源储量约为42 亿t，位居国内前列，同时云南省也是国家磷复肥生产基地。经过几十年的富矿开采，目前大部分磷矿都为中低品位，需要浮选富集后方能应用。而云南缺乏捕收剂原料脂肪酸，需要从湖北等其他省份采购，导致运输等成本增加。为此，云南磷化集团有限公司持续在云南寻找合适的原料，以实现原料本地化。云南富产橡胶，橡胶籽油因无法食用而没有合适用途，笔者通过对橡胶籽油进行水解、乳化分离，制备成反浮选捕收剂，并进行浮选实验研究。以橡胶籽油脂肪酸为原料制备的反浮选捕收剂用量少，浮选指标更优，实现了浮选原料的本地化。

1 实验部分

1.1 主要实验试剂

脂肪酸（橡胶籽油水解后获得），十二烷基磺酸钠，十二烷基硫酸钠，H2SO4等。

1.2 主要实验仪器

恒温磁力搅拌器，低速自动平衡离心机，实验室数显搅拌机，电子天平，低压反应釜，0.75 L 单槽浮选机，真空过滤机等。

1.3 实验步骤

称取脂肪酸50 g，13 ℃下保温50 min。在冰浴条件下，加入一定量的水、乳化剂溶液和电解质溶液，搅拌时间30 min。对搅拌后的样品进行第一次离心分离，离心机转速4 000 r/min，离心温度13 ℃，离心时间10 min，离心后取上层液体；将剩余固体部分搅拌后进行第二次离心分离，离心条件同第一次离心分离过程，然后取上层液体，与第一次液体合并，称总质量并计算产率。将上层液体加热，分离其中的固态脂肪酸（简称固酸）和水相［1-3］，称量并计算产率。

向固酸中添加乳化剂、溶剂和表面活性剂，在130 ℃下反应合成反浮选捕收剂，进行浮选实验。

2 橡胶籽油脂肪酸乳化分离

2.1 加水量单因素实验

在脂肪酸用量50.0 g，乳化剂溶液质量分数0.5%、电解质溶液质量分数2%、乳化剂溶液和电解质溶液添加量恒定的条件下考察了加水量分别为脂肪酸用量的0.5、1.0、1.5、2.0 倍时固酸碘值、产率的变化，结果见表1。

表1 不同加水量对固酸碘值、产率的影响

由表1 可知，随着加水量的增加，固酸碘值和产率均增加。由于固酸碘值越高，所制得的捕收剂反浮选效果越差，故选择m（水）/m（脂肪酸）为0.5时进行实验。

2.2 乳化剂用量单因素实验

在脂肪酸用量50.0 g、m（水）/m（脂肪酸）为0.5、w（电解质）1%、乳化剂和电解质溶液添加量恒定的条件下考察了乳化剂质量分数分别为0.08%、0.10%、0.30%、0.50%、0.80%、1.00%时固酸碘值、产率的变化，结果见表2。

表2 不同乳化剂质量分数对固酸碘值和产率的影响

由表2 可见，当w（乳化剂）从0.08%增大到0.50%时，固酸碘值逐渐降低，当w（乳化剂）大于0.50%时，固酸碘值及产率逐渐增大。这是由于当乳化剂浓度较低和较高时，对分离体系的乳化作用有限，不足以让所有固酸乳化。通过实验数据对比，当w（乳化剂）为0.50%时，分离效果最好。

2.3 电解质用量单因素实验

在脂肪酸用量50.0 g、m（水）/m（脂肪酸）为0.5、乳化剂溶液质量分数0.50%、电解质溶液和乳化剂溶液添加量恒定的条件下，考察了电解质溶液质量分数分别为0.3%、1.0%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%时固酸碘值、产率的变化，结果见表3。

表3 不同电解质浓度对固酸碘值和产率的影响

由表3 可知，当电解质溶液质量分数由2.0%增大到4.0%时固酸碘值和产率呈上升趋势。这是由于对某一组成的脂肪酸分离，电解质用量有一最佳值，此时，物系的黏度和界面张力适合该组分的脂肪酸乳液结晶。通过实验数据得出，在添加量一定的条件下电解质溶液质量分数为2.0%时，固酸碘值、产率均较佳，所以电解质溶液的最佳质量分数为2.0%。

3 固酸制备的反浮选捕收剂浮选实验

3.1 实验矿样多元素及矿相组成分析

对反浮选矿样进行化学分析，分析结果见表4。

表4 反浮选矿样化学分析结果 %

在偏光显微镜下对样品中的矿物进行鉴定和含量统计，样品中的矿物组成及含量见表5。

表5 矿样中各矿物的质量分数 %

由表4 和5 可以看出，矿样为碳酸型磷块岩，矿样中主要有用矿物为胶磷矿。

3.2 浮选实验研究

固酸添加乳化剂、溶剂和表面活性剂在130 ℃下反应合成胶磷矿反浮选捕收剂并进行浮选实验，浮选流程见图1，实验结果见表6。

经过一次粗选，可以得到精矿w（P2O5） 为29.54%、w（MgO）为0.86%的选别指标。根据浮选实验结果得出：用橡胶籽油脂肪酸分离产品中的固酸可制备脱镁选择性较好、用量较少的胶磷矿反浮选捕收剂。

图1 反浮选实验流程

表6 固酸制备的胶磷矿反浮选捕收剂浮选实验结果

4 结论

（1）橡胶籽油脂肪酸制备固体脂肪酸最佳的乳化分离控制条件：w（电解质）2%、w（乳化剂）0.5%、加水量为原料脂肪酸的0.5 倍。

（2）分离的固体脂肪酸碘值越高，所制备的胶磷矿反浮选捕收剂脱镁效果越差。

（3）分离的固体脂肪酸可制备脱镁选择性较好、用量较少的胶磷矿反浮选捕收剂。