磷矿浮选药剂研究进展*

2021-04-01 04:21杨稳权何海涛蔡忠俊庞建涛
化工矿物与加工 2021年11期
关键词:脱硅磷灰石磷矿

杨稳权,张 华,何海涛,蔡忠俊,庞建涛,肖 喆

(云南磷化集团有限公司研发中心,国家磷资源开发利用工程技术研究中心,云南 昆明 650600)

0 引言

磷矿是不可替代、不可再生、不可循环利用的非金属战略矿产资源。磷是生物细胞质的重要组成元素,对植物的生长和动物的发育具有不可替代的作用[1]。动植物所需要的磷主要来源于磷肥与饲料磷酸钙盐[2],而磷肥与饲料磷酸钙盐又是利用磷矿加工而成的,因此,磷矿对于人类的生存与发展具有重要意义[3]。

世界磷酸盐岩经济储量(开采成本低于35美元/t的磷矿储量)180亿t,基础储量 (开采成本低于100美元/t的磷矿储量) 500亿t,其中摩洛哥储量位居全球第1位,约500亿t,占全球的77%,中国、美国分别位居第二和第三位。磷矿主要生产国美国、摩洛哥、中国和俄罗斯的产量约占全球总产量的67.6%,其中中国以占全球磷资源4.7%的储量供应了全球53.2%的需求,是世界最大的磷矿石生产国和消费国[4]。国家统计局数据显示,2020年全国磷矿石产量为8 893.3万t,累计增长1.3%,同比增长5.4%,探明资源储量达167.9亿t,主要分布在云南、贵州、四川、湖北等省。

中国磷矿资源禀赋差,丰而不富。全国磷矿P2O5平均品位约为17%, 其中P2O5品位大于30% 的富矿主要集中于云、鄂、贵、川、湘五省,仅占全国总储量的10%;同时这五省磷矿资源储量(矿石量) 约为135亿t,占全国总储量的 76. 6%,但年产量占全国的90%以上[5],为我国磷复肥和磷化工生产提供了原料保障。由于我国90%的磷矿石是中低品位矿,绝大部分需要通过选矿才能富集得到磷精矿,其中浮选是使用最广泛的选矿方法,浮选药剂是磷矿浮选能否取得良好指标的关键,合适的浮选药剂可以提高技术指标和缩短或简化工艺流程。本文对磷矿浮选药剂研究进展进行了综合评述,以供相关研究工作者参考。

1 我国磷矿资源类型

我国磷矿矿石类型主要有三类,分别为沉积岩型磷块岩、沉积变质岩型磷灰岩和岩浆岩型磷灰石。

我国的主要磷矿类型为沉积岩型磷块岩(简称“胶磷矿”),约占总储量的70%,主要集中于云、鄂、贵、川、湘,其有用矿物磷灰石呈微晶质、隐晶质,没有稳定的晶体结构,是矿物集合体。矿物结构多为鲕粒和假鲕粒,矿物嵌布粒度较细。集合体内部常混有碳酸盐以及铁、铝和硅质等泥质矿物,同时因方解石、白云石与磷灰石均为含钙矿物,矿物性质相近,因此分选难度大。

其次为沉积变质岩型磷灰岩,占总储量的 20%左右,主要集中于江苏、安徽、湖北等省,特点是矿石易风化泥化,松散度高,仅需擦洗脱泥、直接正浮选即可获得合格磷精矿。

岩浆岩型磷灰石约占全国磷矿总储量的10%,主要分布于西北和东北地区(简称“北方低品位磷矿”)。特点是其与铁、钛等金属矿物伴生,磷矿物晶体较大,矿物之间嵌布粒度较粗,矿石易选,选矿工艺和药剂制度较为简单,但原矿P2O5品位普遍较低,超低品位磷矿 P2O5品位仅为1%~3%,在磨矿细度为-0.074 mm质量分数占30%~50%时,通过正浮选1粗2精工艺流程作业即可获得P2O5品位大于33%的磷精矿。

2 磷矿中脉石矿物脱除与工艺流程选择

磷矿石特别是胶磷矿大部分是单一有用矿物矿种,主要有用矿物为磷酸盐矿物,其他如硅质矿物、碳酸盐矿物和铁铝倍半氧化物等大都对下游湿法磷酸生产有害,均需要不同程度的脱除,以富集磷矿物、降低湿法磷酸生产和净化的难度,同时降低生产成本。因矿石中脉石矿物的含量与矿石性质关系密切,根据“抑多浮少”的原则,常采用正浮选浮磷脱硅、反浮选脱硅、反浮选脱镁或脱钙等工艺流程。因此,磷矿浮选药剂也主要以脱硅质矿物、脱碳酸盐矿物等为主要研究对象。

3 选矿药剂研究进展

以往的相关研究论文[6-8]或选矿年评[9-11]均按浮选药剂用途如捕收剂、抑制剂和调整剂等进行分类介绍,本文为方便查阅按磷矿石工业类型(碳酸盐型磷块岩矿石、硅质及硅酸盐型与混合型磷块岩矿石、磷灰石矿石)分别对脱硅药剂和脱镁药剂等进行介绍。

3.1 碳酸盐型磷块岩矿石

国内磷矿石中的碳酸盐矿物主要是白云石,含少量方解石,而沙特等国主要碳酸盐矿物为方解石。我国磷矿大部分为高镁矿,需要脱除大部分白云石以满足下游湿法磷酸生产要求,脱白云石(简称“脱镁”)主要采用反浮选工艺流程,少量采用焙烧、化学分选、重介质分选等方法。

3.1.1 捕收剂

反浮选脱白云石一般使用阴离子型捕收剂。

梁欢等[12]研制了一种新型捕收剂α-磺酸基硬脂酸钠,主要针对脂肪酸进行了结构修饰和功能基团衍生,单矿物试验结果表明,α-磺酸基硬脂酸钠比硬脂酸钠分离胶磷矿的效果更好,并采用以α-磺酸基硬脂酸钠与硬脂酸钠复配获得的捕收剂PL-3对四川省马边磷矿进行了单一反浮选脱镁试验,获得了精矿MgO质量分数为0.94%的浮选指标。

刘意等[13]针对贵州含稀土高镁低品位磷矿利用反浮选工艺筛选出云南磷化集团有限公司生产的NECP6号捕收剂,可将P2O5品位低至10.64%的原矿富集至P2O5品位为20.58%的精矿,P2O5回收率为81.30%,尾矿P2O5品位为3.69%。

黄齐茂等[14]利用工业棉籽油合成的捕收剂HY对宜昌某胶磷矿进行反浮选1粗1扫工艺选别,得到了精矿P2O5品位为34.59%、MgO质量分数为0.28%、P2O5回收率为94.46%、MgO脱除率为95%的选别指标。

王学文等[15]以云南橡胶籽油为原料通过油脂水解工艺获得脂肪酸,再通过乳化分离得到了胶磷矿反浮选捕收剂。

蒋万君等[16]使用新型复合阴离子表面活性剂配制了一种新的胶磷矿反浮选捕收剂H-1,能有效脱除胶磷矿中的含镁矿物,在相同浮选条件下可将脱镁率提高近10%。

张行荣等[17]将油酸通过化学改性、合成得到了耐低温脂肪酸类捕收剂,应用于贵州某胶磷矿,采用反浮选1次粗选工艺获得了P2O5品位为25.58%、MgO质量分数为1.60%的磷精矿,P2O5回收率大于90.00%,脱镁率达79.98%。

赵凤婷等[18]针对云南某中低品位碳酸盐型胶磷矿开发了一种新型高效胶磷矿捕收剂YW,该药剂适合于粗粒级矿物的浮选。

杨稳权等[19]针对沙特Ma'aden碳酸盐型磷块岩(主要有用矿物为氟磷灰石,主要脉石矿物为方解石,其次为石英)采用反浮选工艺流程,添加自制捕收剂,获得了P2O5品位为32.85%、产率为51.37%、P2O5回收率为88.61%的磷精矿指标。

张仁忠等[20]采用瓮福磷矿生产的WF-01捕收剂对沙特Al-Jalamid磷矿上、中、下混合矿石进行选别,获得了P2O5品位高于33%、P2O5回收率高于80%的磷精矿指标。

余力等[21]对P2O5品位为19.18%、MgO质量分数为7.31%的沙特图赖夫硅钙质碳酸盐磷矿以CYH-001为捕收剂反浮选白云石,通过闭路试验获得了P2O5品位为32.15%、P2O5回收率为72.36%、MgO质量分数为0.77%的磷精矿指标。

卢香[22]合成了具有1个羧基的C12GlyNa,具有2个羧基的C12MalNa2、C12AspNa2、C12GluNa2(2个羧基间分别具有0、1、2个亚甲基)共4种不同结构的氨基酸阴离子表面活性剂,其中 C12MalNa2和C12GlyNa 对方解石和白云石具有较强的浮选能力。

3.1.2 调整剂

3.1.2.1 无机类磷矿物抑制剂

胶磷矿反浮选中,主要使用硫酸、磷酸及其衍生物作为磷矿物的抑制剂。由于磷矿石中磷灰石、方解石或白云石等都是含钙矿物,其表面性质相近,导致有用矿物与脉石矿物通过浮选难以有效分离。

周军等[23]对云南会泽某磷矿以磷酸作为pH调整剂和抑制剂进行试验研究,获得了P2O5品位为30.09%、P2O5回收率为86.53%、MgO 脱除率为88.13% 的磷精矿指标。

PRASAD等[24]对碳酸盐型磷矿石添加磷酸抑制剂和脂肪酸捕收剂进行反浮选,取得了良好的浮选效果。

谢国先等[25]研究发现,在磷矿浆中添加硫酸能使矿物发生化学解离,促使有用矿物(磷矿物)与脉石矿物(碳酸盐矿物)分离;在磷矿浆中磷酸水解出的H2PO4-能抑制磷矿物的酸解,并吸附在磷矿物表面,进一步加强磷矿物的亲水性,从而促进钙、镁碳酸盐矿物与磷矿物的分离。

尧章伟等[8]采用的反浮选抑制剂为磷酸、磷酸盐,捕收剂为塔尔油和煤油,获得的磷精矿P2O5品位在28%以上,P2O5回收率达到了80%。

罗惠华等[26]对入选P2O5品位为27.33%、MgO质量分数为6.19%的原矿,利用磷酸衍生物W-98作为抑制剂,降低了硫酸用量,获得了P2O5品位为37.34%、MgO质量分数为0.73%、P2O5回收率为92.39%的优良磷精矿指标,简化了生产流程,提高了选别指标。

罗惠华等[27]针对某地高镁胶磷矿将抑制剂PT-4与磷酸进行对比试验,结果显示PT-4对磷矿物的抑制效果较好,可获得P2O5品位为34.52%、P2O5回收率为97.71%的磷精矿,较好地实现了目的矿物与脉石的有效分离。

刘亭等[28]将W-98与硫酸同时作为碳酸盐型磷块岩的抑制剂使用,获得了较好的浮选结果。

张汉泉等[29]在研究浮选分离细粒碳氟磷灰石和白云石纯矿物时添加少量的六偏磷酸钠,能显著提升矿物的浮选分离效果。

徐进等[30]利用湿法磷酸生产中的废酸水(pH为2左右,总磷质量分数为0.4%~0.5%,F质量分数为0.2%左右,同时含有少量硫酸)浮选磷矿,可减轻环保压力,同时还可减少硫酸消耗,技术上可行,经济效益显著。

张华等[31]在反浮选中采用湿法磷酸生产过程中产生的渣酸[ω(H3PO4)=28.78%]及其上层澄清液[ω(H3PO4)=30.56%]全部或部分替代硫酸作为磷矿反浮选调整剂,得到了良好的选别指标。

刘润哲等[32]将草酸、何德飞等[33]将硝酸作为pH调整剂取代部分硫酸进行了碳酸盐型胶磷矿反浮选试验,得到了合格的磷精矿指标。

3.1.2.2 有机类抑制剂

黄朝德等[34]在碳酸盐型胶磷矿浮选中采用有机抑制剂W-10进行胶磷矿与白云石的反浮选分离试验,该抑制剂对胶磷矿抑制效果较好,而对白云石没有抑制效果,获得了P2O5品位为30%、P2O5回收率为85%的精矿指标,并大幅度降低了磷精矿中的MgO质量分数,选择性抑制作用明显。

AM-3是一种新型的带膦酸基团的有机抑制剂。LIU等[35]认为在磷矿物与碳酸盐、镁橄榄石等反浮选分离时AM-3的抑制效果比较显著。

张向东[36]针对中低品位(P2O5品位在14%~25%)硅钙(镁)质胶磷矿,采用碱法造纸木浆黑液作为主要原料,经过催化氧化磺化法得到一种对胶磷矿中碳酸盐(镁)脉石矿物有选择性抑制作用的抑制剂BS-33,使用该抑制剂可以达到抑制碳酸盐(镁)脉石矿物与富集磷酸盐矿物的目的。

3.2 硅质及硅酸盐型与混合型磷块岩矿石

这两种类型的磷矿石主要脉石矿物均为硅质及硅酸盐矿物,含有少量碳酸盐矿物,且其均需要脱除硅质脉石矿物以富集磷矿物;其中正浮选在碱性条件下浮选磷矿物,将石英等硅质矿物留在槽内;而反浮选是在碱性条件下浮选出石英等硅质矿物,将磷矿物留在槽内,达到脱硅的目的,因此将这两种类型的磷矿石集中叙述。

3.2.1 正浮选浮磷脱硅

3.2.1.1 捕收剂

张华等[37]用三乙醇胺对油酸进行酯化改性获得了油酸酯化改性捕收剂,红外光谱分析结果表明该捕收剂具有明显的特征吸收峰。检测发现:在试验捕收剂用量范围内,胶磷矿纯矿物与改性捕收剂作用后接触角可达87.23°,充气浮选获得的胶磷矿回收率达97.87%;油酸改性捕收剂的临界胶束浓度(CMC)提高了19.58倍,其主要原因是引入了亲水基团,增加了水溶性;改性后的捕收剂分子截面积增大了30.81%。

杨稳权等[38]采用脂肪酸制成的捕收剂YP6-3对取自同一磷矿区的氟磷灰石纯矿物和石英进行可浮性试验,结果表明,在碱性条件下,氟磷灰石和石英均表现出较好的可浮性,在YP6-3试验用量范围内,氟磷灰石上浮率最高为96%。

罗惠华等[39]合成了一种复合脂肪酸阴离子型捕收剂,该捕收剂是以正癸醇、柠檬酸及棉油脂肪酸为原料进行皂化反应而获得的,在同一用量(0.6 kg /t )下,复合捕收剂浮选精矿产率为81.23%,高于单独使用棉油脂肪酸皂的产率(61.74%); P2O5回收率为91.00%,远高于使用棉油脂肪酸皂的P2O5回收率(70.46%)。

童义隆等[40-41]将酒石酸与十二醇按质量比1∶5合成药剂,与棉油脂肪酸皂复配获得复合捕收剂,在其用量为 0.6 kg/t 时,浮选精矿产率为75.86%,而单独使用棉油脂肪酸皂的产率仅为43.66%; P2O5回收率为87.42%,而单独使用棉油脂肪酸皂的P2O5回收率仅为48.32%;红外光谱分析表明,十二醇和酒石酸反应生成了酒石酸十二烷基酯。

刘连坤等[42]针对四川清平地区P2O5品位为21.78%的胶磷矿,以棉油脂肪酸(碘值为135)与苹果酸为原料合成了一种含有多官能团的药剂,在浮选温度为10 ℃的条件下,采用正反浮选工艺流程,其中正浮选为1粗1精1扫,反浮选为1粗1扫,获得了P2O5品位为30.70%、产率为62.90%、P2O5回收率为88.66%的磷精矿指标。

易雕等[43]为了更好地揭示羟肟酸类捕收剂与氟磷灰石的作用机理,研究了八烷基羟肟酸、十烷基羟肟酸、十二烷基羟肟酸、水杨羟肟酸、苯甲羟肟酸、乙酰羟肟酸乙酯、1-萘羟肟酸等捕收剂与氟磷灰石表面作用的能量变化,结果表明羟肟酸捕收剂对氟磷灰石无捕收性能。

3.2.1.2 调整剂

郑光石等[44]对P2O5品位为5.59%的原矿,进行了碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠组合pH 调整剂试验,结果表明,碳酸钠和氢氧化钠组合而成的pH调整剂的浮选效果较差,而对于碳酸钠、氢氧化钠和碳酸氢钠以质量比为2∶1∶1组合的pH调整剂,经过1次粗选正浮选试验可以获得P2O5品位为28.81%、P2O5回收率为 86.50%的磷精矿指标。

刘亭等[28]针对大峪口P2O5品位为17.21%的低品位胶磷矿,使用改性抑制剂 DYK-ZY,经正反浮选闭路试验获得了P2O5品位为30.97%、产率为45.31%、P2O5回收率为81.54%的磷精矿指标。

汤家焰等[45]研究认为,烷基酚聚乙基醚(APE)表面活性剂、OP表面活性剂[46]对于磷灰石浮选脱硅具有较好的增效作用,该增效作用主要通过表面活性剂的增溶和起泡作用实现。

肖雪琴等[47]以二步法得到一种表面活性剂二羟基硬脂酸钠:第一步用油酸氧化合成得到二羟基硬脂酸;第二步皂化二羟基硬脂酸得到二羟基硬脂酸钠。在浮选矿浆中加入适量的二羟基硬脂酸钠,能有效提高已加浮选药剂的起泡性及载矿能力。

3.2.2 反浮选脱硅

3.2.2.1 捕收剂

张华等[48]进行了双反浮选脱镁脱硅试验研究,先用脂肪酸类阴离子捕收剂反浮选脱镁,再用自主研发的 YP-ZYS 胺类脱硅捕收剂反浮选脱硅,硅排除率可从 68.35%提高至 91.87%。

吴中贤等[49]研发了一种新型高效、消泡快、适应酸性矿浆条件的阳离子反浮选脱硅捕收剂KDJ,弥补了胶磷矿反浮选脱硅阳离子捕收剂选择性差、消泡难,仅适用于弱碱性矿浆条件等的缺陷。

刘幸等[50]合成了胍基阳离子型捕收剂,其原料为十二胺、单氰胺和冰醋酸;针对贵州某硅钙质胶磷矿采用双反浮选工艺研究了不同条件下合成的捕收剂对脱硅性能的影响,结果表明含有胍基的阳离子型捕收剂反浮选脱硅泡沫少且易消泡。

刘养春[51]对原矿 P2O5品位为 20.63%的中低品位胶磷矿进行反浮选脱硅试验,采用的捕收剂为十二胺和三甲基氯硅烷合成的有机硅阳离子表面活性剂,经过双反浮选获得了P2O5品位为 31.12%、P2O5回收率为 73.13%的磷精矿指标。

赵利宁等[52]探索了多胺结构性质与其捕收性能的关系,结果发现五种胺类捕收剂对石英单矿的捕收能力大小顺序为: N-辛烷丁二胺>N-癸烷丙二胺>N-十二烷基乙二胺>十一醛缩乙二胺>十二胺。十二胺对石英捕收能力最弱的原因可能是由于其比以上4种多胺类捕收剂少1个活性较强的氨基。

赵媛媛等[53]认为阳离子季铵盐类捕收剂具有较强的选择性和吸附能力、高效无毒易降解、pH适用范围广、性能稳定等特点,推动了中低品位磷矿浮选脱硅技术的开发与利用。

3.2.2.2 调整剂

磷矿浮选相关文献中对反浮选脱硅调整剂研究成果的报道相对较少。

任爱军等[54]系统研究了淀粉以及淀粉水解物糊精在阳离子捕收剂十二胺浮选体系中对硅质及硅酸盐矿物的抑制作用,结果表明,淀粉在酸性条件下抑制作用最强,而在中性和碱性条件下抑制作用减弱;推测是因为在碱性条件下,矿浆中OH-与带负电荷淀粉在矿物表面相互竞争吸附;同时矿浆中的金属离子与OH-形成络合物,减小了淀粉与矿物表面之间的桥梁作用,导致抑制性减弱。

刘安[55]对大峪口一层矿矿石(P2O5品位为23.38%)采用阳离子淀粉作为抑制剂,经正浮选1粗1精1扫、反浮选1粗1精2扫的闭路试验流程,获得了P2O5品位为30.09%、P2O5回收率为92.43%的磷精矿指标。研究结果表明,氧化淀粉和阳离子淀粉等改性淀粉对胶磷矿、白云石和石英有一定的选择性,对石英的抑制作用较强。

SNOW[56]将季铵盐阳离子捕收剂与煤油组合作为含硅矿物捕收剂,以磷酸酯盐作为抑制剂,可从矿石粒径约为0.6~1.2 mm 的含硅磷矿石中选择性浮出含硅矿物。

石天宇等[57]采用贵州大学自配新型胺类捕收剂AY,使用质量分数均为1% 的硫酸和磷酸作胶磷矿的抑制剂,在矿浆pH 为4~8 时对某胶磷矿进行了浮选试验,得到石英的回收率为82.17%、胶磷矿P2O5回收率为30.12%,结果表明捕收剂AY对石英的捕收性能优于对胶磷矿的。

3.2.3 胶磷矿中铁、铝倍半氧化物的脱除

李松清等[58]发明了一种磷矿反浮选脱硅铝捕收剂及其制备方法,其所述捕收剂包含混合胺、混合醇、椰油酸甲酯,具有浮选性能好、耐低温、药剂成本适中、浮选矿浆pH范围较宽(5~10)等优点;反浮选脱硅铝时仅用该捕收剂即可,能减少所用的浮选药剂种类。

李松清等[59]发明了一种含碳含镁高倍半氧化物胶磷矿的选矿方法, 其过程为:将胶磷矿磨矿、分级后的溢流与药剂混合进行反浮选脱碳作业得到含碳尾矿和脱碳粗精矿;将脱碳粗精矿与药剂混合进行反浮选脱镁作业得到含镁尾矿和脱碳脱镁粗精矿;将脱碳脱镁粗精矿与药剂混合进行一段反浮选降铝铁作业得到磷精矿1、含倍半氧化物尾矿1和铝铁中矿1;将铝铁中矿1浓密后与药剂混合进行二段反浮选降铝铁作业得到磷精矿2和含倍半氧化物尾矿2;磷精矿1和磷精矿2合并为总磷精矿,各种尾矿合并为总尾矿。

李丰等[60]发明了一种处理高倍半氧化物胶磷矿的选矿方法,其过程为:将原矿破碎、磨矿分级后进行反浮选作业,所得反浮选精矿再次磨矿分级后进行正浮选,最后将所得正浮选精矿进行酸浸得到最终磷精矿。本发明磷精矿产品铁铝倍半氧化物含量低。

张可成等[61]研究了云南某低品位胶磷矿的倍半氧化物赋存状态,认为铁元素主要赋存于针铁矿和白云石中,铝元素主要赋存于钙长石、白云母和石英中,针铁矿和白云石均属于细粒嵌布,铁、铝与磷灰石等其他矿物相互共生,还有部分相互包裹,因此脱除倍半氧化物的难度较大,分离成本较高。

3.3 磷灰石矿石

丁晓姜等[62]发明了一种磷灰石低温浮选捕收剂及其制备方法,捕收剂组成为:氧化石蜡皂35~55份、大豆油脂肪酸皂20~40份、脂肪酸甲酯磺酸钠20~30份,其可在5 ℃下进行有效浮选。常温(高于5 ℃)下浮选时,对P2O5品位为3.6%的原矿,在磨矿细度-0.074 mm质量分数占38%~48%的条件下,可以获得P2O5品位为34%、P2O5回收率为88%的良好分选指标。

熊良峰等[63]发明了一种磷灰石正浮选捕收剂及其制备方法,其过程为:将50%棉籽油、30%大豆油、15%塔尔油、5%松香加热搅拌均匀,通入臭氧氧化10~14 h,然后用烧碱充分皂化,得到皂化物;在皂化物中加入占总量5%的壬基酚聚氧乙烯醚NP4、占总量3%的α-烯烃磺酸钠、占总量2%的脂肪酸甲酯磺酸钠,搅拌均匀即得磷灰石正浮选捕收剂。

YEHIA等[64]对P2O5品位为18.78%、SiO2质量分数为22.77%、MgO质量分数为2.01%的埃及红海地区磷矿粉,在30 ℃下添加抑制剂淀粉酶和捕收剂油酸进行浮选,获得了P2O5品位为27.85%、SiO2质量分数为13.14%、MgO质量分数为0.61%的磷精矿,没有使用价格昂贵的抑制剂磷酸或硅酸钠。

AARAB等[65]对摩洛哥磷灰石研究了3种捕收剂单独使用和与改性剂组合使用对方解石和石英矿物中磷灰石的直接浮选效果,结果表明:捕收剂油酸钠和ATRAC 50S对磷灰石和方解石均有亲和力,而对石英没有亲和力;磷酸盐Pe169对磷灰石、方解石、石英均有亲和力,将其与抑制剂海藻酸钠结合,当海藻酸钠用量为5.56~3.70 mg/L时,油酸钠与ATRAC 50S组合可提高磷灰石的浮选选择性,磷灰石回收率超过95%,方解石上浮率从50%左右降至19.20%和19.39%。另一方面,以乙二醇为增效剂、以ATRAC 50S为捕收剂和以海藻酸钠为抑制剂时,方解石、石英、磷灰石的回收率分别为78.10%、23.78%、1.47%。

AMIRECH等[66]在酸性条件下以H3PO4作为抑制剂、脂肪酸作为碳酸盐矿物捕收剂,在碱性条件下以CaO作为磷矿物抑制剂、胺作为石英捕收剂进行磷矿石双反浮选试验,获得了P2O5品位为30.1%、P2O5回收率为94.0%的磷精矿指标。

PRASAD等[67]采用两步法浮选方案(第一步为磷灰石与方解石共浮选脱除石英,第二步为浮方解石,与磷灰石分离)对印度中央邦杰哈布亚地区P2O5品位为12.50%、SiO2质量分数为26.50%、ω(CaO)/ω(P2O5)=2.64(方解石质量分数为32.00%)的低品位硅钙质磷矿石使用组合药剂油酸钠、硅酸钠、磷酸和硫磺酸进行试验,获得了P2O5品位为27.20%、SiO2质量分数为6.37%、ω(CaO)/ω(P2O5)=1.66、P2O5回收率为73.00%的磷精矿指标。

鱼光辉等[68]对辽宁某低品位铁磷矿磁选尾矿进行正浮选以回收其中的磷灰石,将塔尔油、氧化石蜡皂、油酸皂、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、石油磺酸钠等按不同配方复配得到新型捕收剂MOS-4,其较原有捕收剂大幅提高了选矿指标。最终通过1粗1精1扫作业得到了P2O5品位为32.12%、P2O5回收率为94.68%的磷精矿指标,证明MOS-4是一种捕收性能良好的组合药剂。

4 结论

随着磷化工产业的快速发展,磷矿资源贫化趋势已不可扭转,浮选法是选别磷矿效率最高、应用最广泛的方法。随着对磷矿浮选药剂研究重视程度的不断提高,开发和合成了大量新型磷矿浮选药剂,提高了磷矿浮选性能,有效脱除了磷矿石中的碳酸盐脉石矿物和硅质脉石矿物,并优化和缩短了浮选工艺流程,降低了生产成本,有力地推动了磷矿浮选产业化发展,几十年前难以利用的难选低品位磷矿资源已得到较好的开发和利用,并产生了良好的经济效益。

随着磷化工制酸对磷精矿品质要求的不断提高,磷精矿中P2O5、MgO和SiO2含量已不再是制约磷酸生产的主要因素,而其中的铁、铝倍半氧化物含量已成为影响磷化工发展的关键因素。脱除磷矿中的铁、铝倍半氧化物,降低磷精矿中杂质指数MER值已成为行业的技术瓶颈。截至目前,有效脱除磷矿石中铁、铝杂质的药剂研究进展缓慢,特别是产业化应用依然任重道远,这将是后续研究的重点方向。

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