双反浮选过程泡沫胶磷矿和调节作用

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1、双反浮选过程泡沫胶磷矿和调节作用GE Ying-yong（葛英勇），GAN Shun-peng（甘顺鹏），ZENG Xiao-bo（曾小波），YU Yong-fu（余永富）资源与环境工程学院 ，武汉理工大学，中国武汉 430070摘要：一种新的双反浮选工艺用于中国湖北省宜昌地区胶磷矿选矿。其最终的精 矿产量为67.37%, P205品位为32.17%, P205回收率为87.80%，主要杂质氧 化镁，氧化铁和氧化铝分别是0.95%、1.04%、1.36%。通过添加无机泡沫稳 定性CA矿浆阳离子捕收剂，使得反浮选胶磷矿选矿中产生丰富泡沫的问题已成 功解决。在通过增加CA测定表面张力和表面张力矿浆

2、后，对该消泡机理进行了 研究，发现Zeta电位的表面张力和悬挂的变化可能是使泡沫成为易碎和向上突 破的主要原因。关键词：胶磷矿矿反浮选；消泡剂1引言1.1磷矿选矿方法中国有相当丰富的磷酸盐矿，主要分布在云南，贵州，四川，重庆，湖北和 湖南等。但是他们的质量很差，因为PO平均品位只有16.75%, 75%以上的磷酸25盐岩石为中低品位胶磷矿1，其中氧化镁含量为2%-6%，包含大量硅和镁，这些 因素使得这些磷酸盐很难浮难选。浮选是一个最重要的选矿方法。现在，世界一半以上的磷酸盐选别方法都是 在浮选方法上改进的讥磷矿的浮选方法包括直接浮选，反浮选，正反浮选等。 硅质的磷矿石一般使用二段精选，浮选煤矸

3、石和磷酸盐中氧化硅分别使用胺和脂 肪酸。这对于正反或单反浮选本有益的影响，但对矿浆需要较高的温度要求， 一般在25C，有一些磷酸盐甚至要求达到40C。在浮选磷矿石中脂肪酸及其脂肪酸盐通常用作捕收剂。然而，它们的使用受到敏感性泥和溶解离子，对高温度 的要求，和相对较高成本限制5。针对这一现象，我们尝试用一种新的胶磷矿双反浮选工艺此工艺一些优点， 例如，它不需要加热矿浆，药剂用量消耗小，容易过滤浓缩，能将有害杂质完全 去除。通过一系列的实验发现，我们在宜昌地区应用此胶磷矿双反浮选工艺，并 且取得较好的选矿指标：最后得到产率为67.37%, PO品位32.17%, PO回收率252587.80%，和

4、主要杂质氧化镁0.95%。1.2阳离子捕收剂在使用中存在的问题在反浮选胶磷矿矿石中，阳离子捕收剂具有良好的选择性，耐低温，强收集实力 和简单的试剂配置。但也存在一些问题，如泡沫粘性，韧性大，流动性不好，难 以被消除。如果给料矿石中含有大量粘土和工人不添加消泡剂到矿浆中，或不进 行矿样脱泥，这将不能得到好的浮选效果。如果不进行尾矿脱泥过程，情况严重 的选矿厂将停止生产。例如，用十二胺反浮硅铁矿，对于硅质泡沫和粘性都是无 用的，其选择性差，而且用量使用不方便“。佛罗里达州的磷酸盐研究所（FIPR） 在双反浮选工艺浮选硅质镁磷矿中，应用阳离子捕收剂发现了如果矿浆之前尚未 选矿脱泥，试剂消耗大大上升和

5、选择性变差8。1.3消泡浮选研究介绍关于浮选消泡研究有很多。德国的科学家第一次提出他们用化学方法消泡讥 日本和美国化学家在二战期间单独研究了消泡问题。在20世纪50年代，中国开 始研究消泡剂的生产和造纸产业10。根据以前不同的磷矿选矿研究发现，如脱泥，筛选或添加分类，粘土抑制剂 减少粘土和矿泥浮选过程中的负面影响，所以阳离子捕收剂反浮选工艺已得到广 泛应用11。当使用阳离子捕收剂反浮磷矿，因为胺离子非常敏感，浮选分段给料 粘土和泥，选择性添加聚合物水，为了反浮选工艺不影响粘土的浮选，分段加入 的胺，是必要的。其实，大量的阳离子反浮选磷酸盐和赤铁矿的过程中都添加 之前选矿矿泥12-14。GITE

6、RH0FF15表明，阳离子捕收剂反浮矿物质需要一些有机 抑制剂使围岩（土）表面成为亲水性，所以粘土可以吸附捕收剂的离子。浮选泡沫的稳定和回收率之间关系，是通过测量浮选泡沫的厚度与不含钙离子和非离子 聚合物显示16。至于阳离子捕收剂浮选所产生的泡沫问题，在中国，研究者主要通过研究矿 石矿泥和添加化学试剂17-20。目前，实用可行的消泡方法主要包括添加不均匀消 泡剂，改变酸碱值，改变溶解度，起泡剂与合离子功能和盐析作用，添加起泡剂 与该物质反应，添加对表面活性剂等。该类型的消泡剂在表1显示21。2结果与讨论2.1胶磷矿实验磷酸盐矿石，是从中国湖北省宜昌地区来的沉积磷酸盐岩，该胶磷矿共 生矿有石英，

7、长石，白云石，方解石等，有用矿物为磷酸盐，主要杂质矿物是二 氧化硅，氧化镁，氧化铝，氧化铁，碳酸钙等。磷矿分布在鲕粒和环带结核形状 或形式，颗粒与杂质矿物的相互的晶粒尺寸约0.10毫米。保护酶系统与镁矿存 在共生白云岩CaOMgO(CO )和方解石CaCO,石英，铝存在长石CaAl SiO 22328和保护酶系统，云母片和Fe O存在于伴生矿石。原矿化学多元素分析结果在表2。232.2双反浮选工艺如图1所示的双反浮选工艺研究，这个实验中，粗选是用来去除镁矿物。粗 尾扫一次得到精矿2。粗选的精矿浮选一次去除二氧化硅得到精矿1，精选尾矿 也是浮选一次，然后混合尾矿混合返回到洗矿。表3列出了闭路结果

8、，这一双反 浮选工艺结果表明，最后精矿指标是令人满意的。其中选矿效率是67.37%, PO25品位为32.17%，回收率为87.80%。有害杂质含量偏低，氧化铁和氧化铝，氧化 镁的总含量对，PO含量比为10.40%，完全满足需要生产磷酸的要求(12%)。252.3消泡虽然GE-609泡沫性能比十二胺好，它并没有彻底解决阳离子捕收剂对浮选 泡沫的难题。经过长期在实验室的探索实验，我们终于找到了一种有效和便宜的 消泡剂：一是有机泡沫调节剂DF,另一种是无机发泡调节剂CA。DF是一种变性淀粉，CA是一种金属氧化物。三个平行的实验为：没有加入消泡剂，分别只增 加DF和CA。消泡效果评价指标是残余的泡沫

9、量，在浮选后不打破泡沫测量泡沫 体积。体积测量船只分别为5升和2升，图2显示消泡实验结果。我们发现，DF 有较小消泡效果，但CA影响更明显。CA的泡沫在10分钟后几乎消失。事实上， 只增加CA浮选数额的泡沫大大降低，但同时加入DF能显著改善流动性泡沫，所 以在实验中使用CA和DF。无CA双反浮选闭路实验结果列于表4。表4显示的产率，PO品位，回收率，主要杂质含量的浓缩物和无CA实验25无明显差异。PO品位，加入CA后的回收率是低于没添加CA的实验。泡沫的问25题已经得到解决，其中还证明，CA是一种良好的泡沫调节剂，阳离子捕收剂。3消泡机理3.1表面张力在实验中，我们测量表面张力解决方案(从上清

10、除矿浆液体地面和不添加任 何试剂)在不同剂量的CA,讨论了 CA的消泡机制，如图3。从方程y SG=y SL+ Y LGcos。and -氐G=y SG+y LG-y SL=WSL,我们可以推测的润湿机理WSL=y LG(l+cose ) 在添加了消泡剂CA后y LG降低，WSL随之降低，这使得固/液界面 结合力减少，所以，气泡薄膜浓度减少。疏水性矿物颗粒削弱，和稳定的泡沫下 滑。3.2电动势纯石英和石英加入CA在不同的酸碱值的Z电位显示在图4。图4显示，因 为添加了 CA，零电荷点石英从2.1到2.5。同样的PH值下，加入CA石英Z电位 上升一点。这是因为CA形态Mn+和M(OH)(n-i)

11、+离子在水中。这2种离子吸附到石 英的表面。他们的石英表面的部抵制负电荷分，从而提高Z电位的，石英运动零 点点电荷。此外，100mg/L 的 GE-609, 180mg /L 的 CA 和 100mg/L 的 GE-609 分 别加入到石英的水溶液中，石英的Z电位在不同的酸碱度进行测定。图5表明，石英Z电位下降的最快和爬升后加入GE-609。它呈现递减趋势 值低于pH=4.5和攀爬趋势值pH=4.5以上。当PH值为8,潜在的石英Z变得积 极。这是因为石英表面电荷负电荷最低，随着活化胺离子浓度增加，越来越多的 胺离子被吸附到石英表面，因此石英表面的动电位不断上升。GE-609分子形式R NH3+

12、在水通过电离，一NH3+离子吸附在石英表面，并由于其疏水性R-容易结合 气泡，这使得石英颗粒漂浮在泡泡中。如CA和GE-609先后加入同一石英水溶液中， CA形态Mn+和M（OH）（n-1）+水的电离。他们竞争吸附在石英表面的胺离子，因此石英Z 电位越来越高，图5描述此现象。因为这三种离子的所有正电荷，在石英表面发 生的竞争吸附。和相同的电荷相互排斥其他，Mn+和M（OH）（n-l） +的使在石英表面胺 离子稍有下降。因此，石英产生疏水性的吸附组合R NH3+减速下来，和强度， 石英颗粒吸附在泡沫减少一点，也就是说，浮选泡沫变得易碎，即消泡更容易。 图5显示不同试剂石英Z电位吸附曲线。4结论1

13、）使用的胶磷矿通过双反浮得到选原矿PO品位23.52%。添加无机CA可25达到消泡剂作用，得到优秀的精矿。产率为67.37%, P2O 5品位32.17%、回收 率为 87.80%，和包含杂质 MgO,FeO，Al O，分别为 0.95%，1.04%，1.36%,。23232）通过添加有机消泡剂DF和无机CA,矿浆的表面张力减少，Z电位的增 加等各种因素使得泡沫成为易碎和疏导，从而有效地解决阳离子捕收剂GE-609 的难题。它使得阳离子捕收剂可适用工业胶磷矿选矿。3）双反浮选的关键是专用浮选捕收剂。过氧化镁矿物和GE-609去除二氧化 硅具有良好的选择性和强大的聚集力。这使双反浮选可以应用于胶

14、磷矿选矿行业 的后工业实验。精选的问题中低品位胶磷矿会解决的。Type of defrtutherPlare silica oil. silica oil dissolved m lliydr&taftciL andl other nienatnFiim. fetty aciilfairr aleoliol as dissokd oilClLeniLical ctimpoiiriorn!EihW 工 deiHicRlitLiilii-eleiiihuf nialyBt te汕Im Dfaniide g (tiia&s fTxcrion, %) 3 S3P223 52竹037.922.064.5

15、1SiOj18.12F041k2o1 (52N=iQ0 45Plaster-basedSamraied ftty aciil ekter. olefliL “liner汨1 oik ft.ih acid 沁ap. eiiinkifiei. krabLlizetfDL5pcT5OLd-ba.5cd.Disperer aleotoL or学scm silica liquidLalex-biEedFatty acid ester oapiiyl sulfonic salt, fawrr acid glyceride, sorbEiigar alcohol fatty acid faltrr acid soup, etcSolid or powder-basedWax. fiitty uLcoImL estei tres. soap types, errOU-basedTiltk 3 Closed circ