摘要

使用多種調整劑對貴州某地硅鈣質磷礦進行純礦物浮選試驗，考察在多種調整劑作用下膠磷礦和石英可浮性的差異。試驗結果表明：當使用WEH為脫硅增效劑、ZB和磷酸混合溶液為膠磷礦抑制劑、AY為捕收劑時可有效分離膠磷礦和石英，兩者上浮率差異可達77個百分點。采用膠磷礦和石英質量比1:1人工混合礦進行驗證試驗，得到精礦P?O?品位為19.49%。并通過表面張力分析探討了調整劑作用下捕收劑在礦漿中的活性，探索了調整劑用量對捕收劑AY在礦粒表面吸附行為的影響。

引言

硅鈣質磷礦是指主要脈石礦物為石英、白云石及硅酸鹽類礦物的海相沉積型磷礦[1]，由于其脈石礦物種類較多，脈石礦物與含磷礦物緊密嵌布，給我國中低品位磷礦石的開發利用造成困難。磷礦浮選藥劑主要分為調整劑、捕收劑和起泡劑[2]。目前針對難處理磷礦，單純使用捕收劑，所得產品P?O?品位難以達到磷化工生產要求，因此常使用調整劑以促進磷礦石中脈石礦物和含磷礦物有效分離。目前使用廣泛的調整劑主要是磷酸和硫酸，它們可以與膠磷礦礦粒表面Ca2?發生反應，生成不溶于水的親水層來抑制膠磷礦[3]。徐忠發等人使用硫酸和TXZ復配藥劑作為磷礦抑制劑，獲得了精礦P?O?品位34.11%、回收率81.59%的指標[4]。李智力等[5]針對貴州甕福磷礦，使用硫酸和磷酸作為膠磷礦抑制劑，發現磷酸抑制效果更加明顯。

礦漿表面張力是衡量浮選過程中表面活性劑活性的重要參數，例如影響產生氣泡的大小、氣泡穩定性以及氣泡-顆粒間的固著[6]。由于浮選過程是發生在固液氣三相界面上的物理化學過程，因此通過考察礦漿表面張力，可以研究浮選藥劑與浮選礦物顆粒在三相界面的作用。姜小明[7]等對烴鏈長短不同的雙子型表面活性劑的表面張力進行了測試，得出的結論是，表面活性劑烴鏈越長，其表面張力越低，疏水性越好。

本文對貴州某地硅鈣質磷礦中主要脈石礦物石英和有用礦物膠磷礦進行了純礦物浮選試驗，以尋找可以提高兩者可浮性差異的調整劑，并對不同調整劑作用下添加捕收劑AY后的石英和膠磷礦礦漿的表面張力進行測試，以考察調整劑對礦漿表面張力的影響及對捕收劑AY活性的影響，為硅鈣質磷礦的高效利用提供理論基礎。

1研究方法

1.1試樣及藥劑

膠磷礦和石英純礦物樣品選自貴州某典型硅鈣質磷礦，兩者純度達到90%以上，符合純礦物浮選試驗要求。

試驗采用的硫酸、磷酸、六偏磷酸鈉和無水焦磷酸鈉均為分析純；膠磷礦抑制劑ZB、脫硅增效劑WEH和捕收劑AY為實驗室自配藥劑。

1.2試驗方法

純礦物浮選試驗采用40 mL XFG掛槽浮選機，每次使用礦量為2.0 g，加入蒸餾水后攪拌1 min，添加調整劑并作用1 min，后加入捕收劑AY作用3 min，控制用量為200 mg/L，浮選得到泡沫產品及槽內產品。

分別稱取1 g膠磷礦和石英純礦物礦樣，置于60 mL表面皿中，再加入40 mL蒸餾水，并使用HCl和NaOH調節礦漿pH，添加調整劑作用3 min，后加入捕收劑AY攪拌5 min，采用全自動表面張力儀測定礦漿表面張力。

2試驗結果及討論

2.1純礦物浮選試驗

硫酸和磷酸是較為有效的膠磷礦抑制劑，工業應用廣泛。考察傳統調整劑對石英和膠磷礦可浮性的影響，結果見圖1。

從圖1看出，兩種酸對膠磷礦均存在一定的抑制作用，隨著兩種酸用量增大，石英上浮率基本不受影響，而膠磷礦受到較為明顯的抑制作用，兩者上浮率差異可達到約45個百分點。對比圖1(a)和1(b)得出：當硫酸用量超過150 mg/L時，石英和膠磷礦可浮性明顯下降；而磷酸用量超過200 mg/L時，膠磷礦上浮率下降趨勢明顯，石英上浮率僅略微下降。分析原因主要是當硫酸用量較高時，礦漿中存在大量H?，吸附于石英和膠磷礦表面，此時使用陽離子捕收劑AY不利于其吸附于礦粒表面。由此看出使用傳統無機酸類調整劑抑制膠磷礦的效果不明顯。

在采用傳統調整劑硫酸和磷酸分選結果不理想的情況下，試驗采用新型調整劑ZB作為膠磷礦抑制劑，結果見圖2。

從圖2看出，ZB對膠磷礦和石英的抑制效果明顯，當ZB用量為150 mg/L時，兩者上浮率差異達到最佳，為54.90個百分點。與圖1對比可知，使用ZB做調整劑時，可在用量較低時得到更好的抑制效果。并對添加ZB后的礦漿pH值進行測定，當ZB用量達到150 mg/L時，礦漿pH為1.2左右；當ZB用量超過200 mg/L時，石英上浮率仍保持在70%以上，說明使用ZB不會造成石英上浮率明顯下降，更有利于膠磷礦和石英的有效分離。

此外使用ZB和硫酸及ZB和磷酸組合的復配藥劑作為調整劑進行試驗，控制ZB用量為150 mg/L，分別考察添加不同用量的硫酸和磷酸對石英和膠磷礦可浮性的影響，結果見圖3。

對比圖3(a)和圖3(b)的試驗結果可以看出：使用ZB和磷酸作為混合調整劑對膠磷礦的抑制作用更加明顯，當使用ZB和磷酸時，膠磷礦上浮率控制在25%以下；當添加磷酸用量為80 mg/L時，石英和膠磷礦上浮率差異可以達到65個百分點。

除了上述調整劑，含有磷酸根的六偏磷酸鈉及無水焦磷酸鈉也可抑制膠磷礦，這類磷酸鹽除了可以在酸性條件下抑制膠磷礦外，還能在礦漿中起到一定的分散作用。試驗結果見圖4。

由于六偏磷酸鈉及無水焦磷酸鈉可以起到分散作用，更利于捕收劑AY在礦粒表面的作用，且在酸性條件下，磷酸根離子可吸附于礦粒表面，形成磷酸鈣或磷酸氫鈣親水層，起到抑制作用。但由圖4看出，六偏磷酸鈉作為調整劑作用范圍較廣，而無水焦磷酸鈉只有質量濃度為75 mg/L時抑制作用最佳。由于無水焦磷酸鈉溶于水后堿性較強，當使用量超過75 mg/L時，礦漿pH過高，不利于陽離子捕收劑吸附于石英表面。兩者雖具有一定分散作用，但對膠磷礦的抑制不如ZB與磷酸混合作用效果好。