摘要

使用多种调整剂对贵州某地硅钙质磷矿进行纯矿物浮选试验，考察在多种调整剂作用下胶磷矿和石英可浮性的差异。试验结果表明：当使用WEH为脱硅增效剂、ZB和磷酸混合溶液为胶磷矿抑制剂、AY为捕收剂时可有效分离胶磷矿和石英，两者上浮率差异可达77个百分点。采用胶磷矿和石英质量比1:1人工混合矿进行验证试验，得到精矿P₂O₅品位为19.49%。并通过表面张力分析探讨了调整剂作用下捕收剂在矿浆中的活性，探索了调整剂用量对捕收剂AY在矿粒表面吸附行为的影响。

引言

硅钙质磷矿是指主要脉石矿物为石英、白云石及硅酸盐类矿物的海相沉积型磷矿[1]，由于其脉石矿物种类较多，脉石矿物与含磷矿物紧密嵌布，给我国中低品位磷矿石的开发利用造成困难。磷矿浮选药剂主要分为调整剂、捕收剂和起泡剂[2]。目前针对难处理磷矿，单纯使用捕收剂，所得产品P₂O₅品位难以达到磷化工生产要求，因此常使用调整剂以促进磷矿石中脉石矿物和含磷矿物有效分离。目前使用广泛的调整剂主要是磷酸和硫酸，它们可以与胶磷矿矿粒表面Ca²⁺发生反应，生成不溶于水的亲水层来抑制胶磷矿[3]。徐忠发等人使用硫酸和TXZ复配药剂作为磷矿抑制剂，获得了精矿P₂O₅品位34.11%、回收率81.59%的指标[4]。李智力等[5]针对贵州瓮福磷矿，使用硫酸和磷酸作为胶磷矿抑制剂，发现磷酸抑制效果更加明显。

矿浆表面张力是衡量浮选过程中表面活性剂活性的重要参数，例如影响产生气泡的大小、气泡稳定性以及气泡-颗粒间的固着[6]。由于浮选过程是发生在固液气三相界面上的物理化学过程，因此通过考察矿浆表面张力，可以研究浮选药剂与浮选矿物颗粒在三相界面的作用。姜小明[7]等对烃链长短不同的双子型表面活性剂的表面张力进行了测试，得出的结论是，表面活性剂烃链越长，其表面张力越低，疏水性越好。

本文对贵州某地硅钙质磷矿中主要脉石矿物石英和有用矿物胶磷矿进行了纯矿物浮选试验，以寻找可以提高两者可浮性差异的调整剂，并对不同调整剂作用下添加捕收剂AY后的石英和胶磷矿矿浆的表面张力进行测试，以考察调整剂对矿浆表面张力的影响及对捕收剂AY活性的影响，为硅钙质磷矿的高效利用提供理论基础。

1研究方法

1.1试样及药剂

胶磷矿和石英纯矿物样品选自贵州某典型硅钙质磷矿，两者纯度达到90%以上，符合纯矿物浮选试验要求。

试验采用的硫酸、磷酸、六偏磷酸钠和无水焦磷酸钠均为分析纯；胶磷矿抑制剂ZB、脱硅增效剂WEH和捕收剂AY为实验室自配药剂。

1.2试验方法

纯矿物浮选试验采用40 mL XFG挂槽浮选机，每次使用矿量为2.0 g，加入蒸馏水后搅拌1 min，添加调整剂并作用1 min，后加入捕收剂AY作用3 min，控制用量为200 mg/L，浮选得到泡沫产品及槽内产品。

分别称取1 g胶磷矿和石英纯矿物矿样，置于60 mL表面皿中，再加入40 mL蒸馏水，并使用HCl和NaOH调节矿浆pH，添加调整剂作用3 min，后加入捕收剂AY搅拌5 min，采用全自动91精品国产综合久久香蕉麻豆测定矿浆表面张力。

2试验结果及讨论

2.1纯矿物浮选试验

硫酸和磷酸是较为有效的胶磷矿抑制剂，工业应用广泛。考察传统调整剂对石英和胶磷矿可浮性的影响，结果见图1。

从图1看出，两种酸对胶磷矿均存在一定的抑制作用，随着两种酸用量增大，石英上浮率基本不受影响，而胶磷矿受到较为明显的抑制作用，两者上浮率差异可达到约45个百分点。对比图1(a)和1(b)得出：当硫酸用量超过150 mg/L时，石英和胶磷矿可浮性明显下降；而磷酸用量超过200 mg/L时，胶磷矿上浮率下降趋势明显，石英上浮率仅略微下降。分析原因主要是当硫酸用量较高时，矿浆中存在大量H⁺，吸附于石英和胶磷矿表面，此时使用阳离子捕收剂AY不利于其吸附于矿粒表面。由此看出使用传统无机酸类调整剂抑制胶磷矿的效果不明显。

在采用传统调整剂硫酸和磷酸分选结果不理想的情况下，试验采用新型调整剂ZB作为胶磷矿抑制剂，结果见图2。

从图2看出，ZB对胶磷矿和石英的抑制效果明显，当ZB用量为150 mg/L时，两者上浮率差异达到最佳，为54.90个百分点。与图1对比可知，使用ZB做调整剂时，可在用量较低时得到更好的抑制效果。并对添加ZB后的矿浆pH值进行测定，当ZB用量达到150 mg/L时，矿浆pH为1.2左右；当ZB用量超过200 mg/L时，石英上浮率仍保持在70%以上，说明使用ZB不会造成石英上浮率明显下降，更有利于胶磷矿和石英的有效分离。

此外使用ZB和硫酸及ZB和磷酸组合的复配药剂作为调整剂进行试验，控制ZB用量为150 mg/L，分别考察添加不同用量的硫酸和磷酸对石英和胶磷矿可浮性的影响，结果见图3。

对比图3(a)和图3(b)的试验结果可以看出：使用ZB和磷酸作为混合调整剂对胶磷矿的抑制作用更加明显，当使用ZB和磷酸时，胶磷矿上浮率控制在25%以下；当添加磷酸用量为80 mg/L时，石英和胶磷矿上浮率差异可以达到65个百分点。

除了上述调整剂，含有磷酸根的六偏磷酸钠及无水焦磷酸钠也可抑制胶磷矿，这类磷酸盐除了可以在酸性条件下抑制胶磷矿外，还能在矿浆中起到一定的分散作用。试验结果见图4。

由于六偏磷酸钠及无水焦磷酸钠可以起到分散作用，更利于捕收剂AY在矿粒表面的作用，且在酸性条件下，磷酸根离子可吸附于矿粒表面，形成磷酸钙或磷酸氢钙亲水层，起到抑制作用。但由图4看出，六偏磷酸钠作为调整剂作用范围较广，而无水焦磷酸钠只有质量浓度为75 mg/L时抑制作用最佳。由于无水焦磷酸钠溶于水后碱性较强，当使用量超过75 mg/L时，矿浆pH过高，不利于阳离子捕收剂吸附于石英表面。两者虽具有一定分散作用，但对胶磷矿的抑制不如ZB与磷酸混合作用效果好。