胶磷矿的反浮选.PDF

郑 其 __一 北京有色金属研究总院 1 0 0 0 8 8 1 7 7 f 词 ／ 一 一 一 ／ i | 、 ． | REVERS E FLOTATI ON o COLLOPHANI TE Z h e n gQi B e i j i n g Ge n e r a l Re s e a r c h I n s t i t u t e f o r No n Fe r r o u s Me t a l s Ab s t r a c t ；I n t h e i n v e s t i g a t i o n ， a r e v e r s e f l o t a t i o n o f c o l l o p h a n i t e h a s b e e n d e v e l o p e d b y t h e l a b o r a t o r y r e se a r c h er s a c c or di ng t O t h e na t ur e s of t h e p ho s p ha t e or e s ．I n t he pr o c e s s， ph os ph or i c a cid wa s u s e d a s de p r e s s a nt an d o xi di z e d pe t r ol a t um s oa p wa s u s e d a s c ol l e c t o r ．A r e c o ve r y o f 85 ．5 4 P2 05 c an b e r e a c he d， wi t h t he c o n t e n s o f Pz Os a n d M g O i n t h e c o n c e n t r a t e b e i n g 3 1 ． 3 3 a n d 0 ． 7 8 ， r e s p e c t i v e l y ． Ke y wor dsCol l o pha ni t e， Re v e r se f l o t a t ion 磷矿石的选矿方法 中最主要的是浮选法 ，它适用 于多种类型的矿石。本文就是采用浮选法处理复杂的 胶磷矿。所谓胶磷矿就是由白云石类的碳酸盐和硅质 物 石英玉髓 ，还有泥质矿物 水云母、高岭石等 呈极细微颗粒胶结在一起而构成 ，因此它的选别富集 较 为困难 。 1 矿石性质 矿石取 自云南昆阳磷矿 ，它属硅钙质胶磷矿，略 有变质。主要有用矿物是胶磷矿， 常呈胶状、 鲡状、假 鲡状、 骨刺状、 不规则状等特征， 鲡粒除个别大外 ， 一 般为 0 ． 0 6 5 0 ． 1 mm， 小者仅 0 ． 0 5 ram， 其次是纤维状 4 结论 1 碳酸钠不仅可 以调整矿浆的 p H 值处于磷灰 石易浮的范围、消除矿浆中难免离子的有害影响，而 且其水解产物 HC O。 一 能在磷灰石表面上吸附， 提高磷 灰石的疏水性。在低用量时，随着碳酸钠用量的增大 ， 精矿回收率提高、品位降低；当碳酸钠用量超过 3 k g ／ t 时，精矿品位提高而回收率降低。 2 水玻璃是硅酸盐类矿物的有效抑制剂，对磷 灰石和碳酸盐类矿物也有一定的抑制作用。随着水玻 璃用量的增大 ，精矿品位提高、回收率降低。 胶磷矿的反浮选 3 碳酸钠和水玻璃的交互作用对磷灰石的分选 特性具有 明显影响。在一定范 围内，同时增大碳酸钠 和水玻璃的用量，精矿品位和 回收率均有所提高。 I 参考文献 1 3彭儒、罗廉明，‘ 磷矿选矿 ，武汉测绘科技大学出版社，J 9 9 3 ． C 2 3胡熙庚等， 浮选理论与工艺 ．中南工业大学出版社出版，J 9 9 1 ． C 3 3胡为柏， 浮选 ，冶金工业出版社出版，1 9 8 9 ． 收稿 日期 1 9 9 7年 1 1月 1 2日 [ 作者 简介] 谢恒星 武汉化工学院资源工程系 主任副教授湖北省化学化工学会矿业专业委 员会 主任委 员 j r l 5 9 维普资讯 磷灰石， 主要分布在胶磷矿鲕粒周围， 形成皮壳状。 碳 酸盐矿物为主要脉石矿物 ， 由白云石和方解石组成 ， 后 者少量 ，它 们 多呈 粉 砂 状、细 粒 状 ，颗粒 都 小 于 0 ． 8 ram。脉石与胶磷矿的关系呈胶结物形式胶结胶 磷矿，以粉砂状、片状和不规则状集合体分布在胶磷 矿中；交代胶磷矿鲕粒，使鲕粒成假象；以浸染状存 在于胶磷矿内外。由石英玉髓组成的硅质物是仅次于 碳酸盐的脉石矿物，还有少量的硅酸盐和铁质物等脉 石矿物。由于磷矿物复杂的嵌布特点和产出形式，给 选别带来很大影响。另外 ，矿物的化学组成和晶体结 构的变 化也改 变矿物 的浮 选性 质 。 原矿主要成分分析和矿物相对含量如表 1和表 2 所示 。 表 1 原矿主要成分分析 含量 0 ． 2 9 0 ． 1 20 ． 0 0 0 5 0 ， 1 3 1 3 ． 0 1 2 3 8 l 0 3 7 表 2 矿物相对含量 磷矿物 含量 5 8 ． 6 7 2 5 ． 3 0 2 ． 6 2 石英 玉髓 l ． 6 2 铁质矿物 硅酸盐及 褐铁矿黄铁矿 其它矿物 2 试 验结 果及讨论 2 ． 1 纯矿物可浮性试验 试验所用的胶磷矿和白云石纯矿物均取 自昆阳磷 矿， 经 提 纯 后 使 用。胶 磷 矿 含 P Os 3 7 ． 5 ％、 Mg O1 ． 4 6 ％， 白云石中含Mg O1 4 ． 0 6 。 人工混合矿物 为胶磷 矿 白 云石 一2 1 。 试验 在 X F G 型挂槽 浮选机 中进行。 1 p H值对矿物可浮性的影响 图 1 a 是 以氧 化石 蜡 皂 为捕 收剂，磷 酸或 N a C O 。为p H调整剂 ， 在不同 p H值下的可浮性结果。 6 0 p H值 卜胶礴 矿 2 白云石 a 氯化石螬 皂用 ■ g ／ t 1 ，3 一 腔曩矿 ，p H4 5或 l 2 2 ．4 ． 白云石．p H4 ． 5或 1 2 b 图 1 纯矿物的可浮性研究结果 图 1 a 表明， 随着 p H值的增大 ， 胶磷矿的上浮 率也增大， 而白云石基本不受 p H变化的影响。 在酸性 环境中胶磷矿与白云石能较好地分离，且以 p H一4 ． j ～ 5时效果最佳。 说明磷酸不仅调节 p H值 ， 还能抑制 磷矿物 。 2 捕收剂用量对矿物可浮性的影响 图 1 b 表 示 了在 酸性 p H4 ． 5 或碱性 p H 一1 2 条件下 考察 不 同捕收剂 氧 化石蜡 皂 用量 对 可浮性 的影 响。 由图 1 b 可以看 出 ， 随着捕 收剂 用量的增 加 ． 无 论是 白云石 还是胶 磷矿 的上 浮率都 增加 。 当捕 收剂用 量较大时， 胶磷’矿上浮率随之迅速增加， p H一1 2 时尤 为明显，而白云石则反之。同时也发现 ，酸性环境中 两者可浮性差异大。 3 人工混合矿物的浮选 以上纯矿物的浮选 中，无论是酸性环境还是碱性 环境 ，白云石的可浮性都比胶磷矿好。为此以磷酸抑 制胶磷矿和调节 p H值、 氧化石蜡皂捕收白云石， 进行 二元混合矿物的分离，其结果示于图 2 。 从图 2 结 果 看 ，随 着磷 酸 用 量 的 增加 p H 值 减 小 ， 磷回收率和品位均呈上升的趋势 ， 说明在反浮选 条件下．混合矿物能得到很好的分选。 图 2 人工混合矿物 的分离结果 同时加入抑制剂 S 。 。 s 抑制白云石 ，用碳酸钠调节 p H值为碱性 ， 加强磷矿物的捕收， 但是仍表现为反浮 选 ，即磷矿物在槽 内有所富集。 2 ． 2 实际矿物的浮选 根据所研究矿石的原矿性质 ，参考纯矿物的研究 结果 ， 确定用反浮选工艺 ， 即以无机酸作 p H值调整剂 和磷抑制剂，在酸性环境中，用脂肪酸捕收剂浮白云 石等脉石 ，磷矿物富集于槽 内。下面分别进行了磨矿 细度、抑制剂和捕收剂对浮选指标影响的研究。 1 磨矿细度对浮选指标的影响 研究发现在细度低于 9 O 一2 0 0目，随着磨矿细 中国矿业 1 9 9 8 年 第 7卷第 2 期 维普资讯 度的提高 ，磷精矿 品位和回收率也提高 ，说明粒度太 粗，不足以使胶磷矿与脉石矿物充分解离 ，影响浮选 指标。但达到 9 0 一2 0 0目后再磨就会产生过磨 ，细 泥耗药，指标变差 ，如细度从 9 0 增加到 9 8 一2 0 0 目，品位和回收率分别下降 1个和约 6个百分点，同 时多磨也增加能耗 。 2 抑制剂对浮选指标的影响 图 3 a 比较了抑制剂磷酸、硫酸、酒石酸盐 硫酸铝对浮选结果的影响 。很明显酒石酸盐硫酸铝 抑制磷的效果不理想，而磷酸和硫酸能很好地抑制胶 磷矿 ， 在 p H一4 ． 5时指标最好， p H减小磷回收效果变 好。 尽管硫酸抑制性能略逊于磷酸， 但它价廉成本低 。 磷酸能够抑制磷矿物主要是 由于磷酸根离子对磷 灰石表面钙离子的特性吸附，同时碳酸盐在酸性介质 中其表面会形成 C O。 微泡，可能增加浮选时气泡粒子 的附着 ，这就有利于反浮选 。硫酸在磷矿物反浮选 中 的作用是使介质达到 白云石 可浮性较好 的 p H 范围， 并优先溶解碳酸盐表面 的 C O。 ，使该矿物表面具有 较多的阳离子活化质点 ，以利于捕收剂的吸附 面 石■ 饷■ t ■幅用 量 g ／ i ■ ■_节 计I ，‘ 一 品位 回 收事 t肇 废蕞 ml 1 童 箍 豪 三 蓉 篓 l l 一 品位 ．回 收事 酉石 ■盐 t ■侣 t肇 ’⋯⋯⋯-K 口一 毛’- I 藏 6 0 0 B ／ ” a ， 摔_搠 -收村 图 0 实际矿物 浮选 的主要影响 因素 3 捕 收剂对浮选指标的影响 选 用 纸 浆 废 液 、HK。 和 氧 化 石 蜡 皂 进 行 比较 试 验 ，如 图 3 b 。 从 图 3 b 可 以看 出 ，随捕 收剂用 量增 加 ．精矿 品位升高 ， 但 回收率下降很多。 说明捕收剂用量高时． 选择性降低 ，磷矿物也随脉石上浮 1尤其是连生体 氧化石蜡皂捕收能力最好，在较小用量就能得到很好 的指标 ，同时硫酸氧化石蜡皂与磷酸氧化石蜡 电 有同样效果。 另外进行了加温浮选试验 ．发现加温 并无明显 效果 ，说 明经改进的氧化石蜡皂能实现常温浮选 。 4 闭路试验结果及产品分析 分别采用硫酸氧化石蜡皂 方案⋯和磷酸 氧化石蜡皂 方案二的药剂制度 ．以一粗 一精～扫 的流程进行闭路试验， 其结果列于表 3 。 产品丰要元素 分析结果如表 4所示。 表 3 闭路试验结 果 从闭路试验结果和产品化学分析看 ，浮选法肘胶 磷矿很有效 ，仅采用简单的流程和较合理的药剂制度 就能获得很好的指标。方案一和方案二的磷精矿均达 到酸法加工磷肥 的专业标准 Z B D5 1 0 0 1 8 6 用激光粒度仪测定 了尾矿的平均粒径，发现方案 一 的尾矿粒度 3 6 ． 3 2 ram小于方案二 4 3 ． 6 6 ram 说明硫酸抑磷浮选时，排镁率较差 ，尤其是较柑颗粒 白云石的浮选能力下降 。 表4 浮选产品主要元素分析结果 方案 产品 方案一 精矿 尾矿 方案二 精矿 尾矿 P 2 5 Mg C a O 4 4 ．3 9 4 7 ． 8 7 4 3 ．3 5 4 8 ．7 2 SiO， 1 2 ． 3 0 4 ． 7 0 1 4 ． 2 8 3 ． 7 2 F e O ． 5 7 O ． 9 1 0 ． 6 3 0 ． 8 4 Al 2 3 1 ． 4 1 1 ． 1 9 1 ． 5 1 ． 0 K2 F M n p p m 2 ． 4 3 1．0 0 2 8 2 1 ． O 3 O． 7 8 1 3 ． 8 O 3 结论 蓑 茎 交 篡嚣 1 磷矿物与脉石矿物两者关系密切 ， 嵌布复杂、 碳酸盐和硅质物有的呈集合体或个体不规则分布在胶 胶磷矿的反浮选 61 维普资讯 6 一 6 伊利石的机械力化学改性研究 碱 _‘ 。 关键词 ， 塑 ， 一 一 ／ A RE S EARCH OF M ECHANOCHE M I CAL M oDI FI CAT I oN ON I LLI T E Ya n g Hu i f e n Z h o u Z h a n g j i a n J i a n g S h e n g x i Gu o F e n B e i j i n g Un iv e r s i t y o f S c i e n c e Te c h n o l o g y Ab s t r a c t A r e s e a r c h o f me c h a noc he mi c a l mo di f i c a t i o n wa s c a r r i e d OU t o n t he i l l i t e r e f i n e d b y or e- dr e s s i n g ．Th e r e s e a r c h s h o ws a f t e r t h e i l l i t e wa s mod i f i e d， i t s h y d r o p h o b ic it y i s o b v i o u s l y i mp r o v e d， a n d i t s s e t t l i n g ve l o c i t y i n wat e r i s a c c e l e r a t e d f r o m or i gi na l l y 0． 4 t O 3 ．0 mi l l i l i t r e p e r mi nut e ． Ke y wo r d s I l l i t e ， M e c h a n oc h e m ic a l mod i f i c a t i o n， Hy d r o p h o b ic i t y， S e t t l i n g v e loc i t y 1 前言 伊利石矿物经过不同的改性处理，可分别作为塑 料 、橡胶、树脂 、油漆、涂料等有机聚合物的填料或 颜料使用。 天然伊利石是一种无机层状硅酸盐矿物， 为 极性亲水矿物，而塑料、橡胶等有机高聚物具有非极 性的疏水表面，若将它们直接混为一体，则由于彼此 极性不同，相容性差，难以互相均匀分散而导致有机 聚合物材料性能下降或充填量大受限制。因此，相混 前，伊利石矿物需预先进行表面改性 ，提高它的表面 疏水性 ， 才能作为这些有机高聚物的填料或颜料使用。 矿物表面改性，可在超细粉碎后进行 ，也可与超 细粉碎 同时进行 ， 后一改性方法称为机械力化学改性。 机械力化学改性可利用颗粒细化过程 中储存在颗粒体 系内部的机械能 ，提高改性剂与矿物表面的化学反应 能力或附着能力 ，达到高效改性 目的。同时 ，它还能 大大简化工艺、设备 ，因此 ，它是一种很有发展前景 的改性方法。本研究拟采用机械力化学改性方法探索 伊利石矿物改性的可能性 。 2 试样 制备及试 验方案 2 ． 1 试样制备 伊利石原矿取 自浙江省温州渡船头，其化学组成 如表 1 所示。 磷矿中， 有的包围胶磷矿鲕粒形成环壳或交代鲡粒， 彼 此之间界线不清楚 ，这就会 由于外壳成分不同，改变 胶磷矿鲡粒 的表面性质。脉石矿物与胶磷矿的复杂嵌 布直接影响浮选。 2 通过纯矿物和实际矿物的浮选研究表明，反 浮选处理胶磷矿是有效的方法之一。用磷酸或硫酸抑 制磷矿物和调节 p H， 氧化石蜡皂浮脉石矿物 ， 可获得 很 好 的指标。加入 磷 酸时 ，磷 精 矿含 P z Os 3 1 ． 3 3 oA Mg O 0 ． 7 8 ％、 磷回收率 8 5 ． 5 3 ％； 加入硫酸时， 精矿含 P 2 O 2 8 ． 4 6 、Mg O2 ． 1 3 、磷 回收率 8 7 ． 7 3 。磷酸 6 2 和硫酸能很好地抑制磷矿物来反浮选 。由于硫酸价格 较低，可以考虑用硫酸部分代替磷酸，以降低成本。 3 氧化石蜡皂是脂肪酸类捕收剂， 经改进后 ， 有 很好的溶解度和捕收效果 、 抗低温可进行常温浮选， 它 成本低、来源广 ，是胶磷矿反浮选有效捕收剂 ，较之 其它磷矿捕收剂有明显效果 。 收稿 日期1 9 9 7年 1 0月 1 7日 [ 作者简介] 郑其硕士北京有色金属研究 总院工程师 中国矿 业 1 9 9 8年第 7卷第 2期 维普资讯