不同表面活性劑對改性脂肪酸捕收劑的增效作用

羅惠華，湯家焰，李成秀，劉飛燕，王亞運，陳炳炎，池汝安

（1.武漢工程大學(xué)環(huán)境與城市建設(shè)學(xué)院，湖北 武漢 430074；2.中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)綜合利用研究所，四川 成都 610041；3.武漢工程大學(xué)化工與制藥學(xué)院，湖北 武漢 430074）

0 引 言

我國磷礦資源豐富，但是磷礦資源中只有20%的屬于易選礦，難選的低品位膠磷礦占80%以上［1］.必須通過選礦富集才能被利用，在實際生產(chǎn)中，磷礦的選礦主要工藝是浮選，常用脂肪酸（皂）作為捕收劑，但這種捕收劑存在兩點不足：①捕收能力強而選擇性差；②耐低溫性能差；耐硬水性差.為了提高膠磷礦的選別效果，在脂肪酸類捕收劑中加入其它種類的表面活性劑產(chǎn)生增效作用是一種較為有效的方法.所謂增效作用是指由兩種或兩種以上的表面活性劑形成的復(fù)配表面活性劑效果要優(yōu)于復(fù)配體系中各個組分的性能［2－5］.李冬蓮等［6－8］研究結(jié)果表明，非離子型和陰離子型表面活性劑可以較好的改善羧酸類捕收劑的捕收性能，從而提高了羧酸類捕收劑的低溫浮選性能.羅惠華等［9］研究表明對脂肪酸SH－1具有較明顯增效作用的表面活性劑有Tween－80和十二烷基苯磺酸鈉.同樣表明非離子型和陰離子型表面活性劑可以較好的改善羧酸類捕收劑的捕收性能.為了了解常溫下不同表面活性劑對脂肪酸類捕收劑的增效作用，筆者研究五種表面活性劑對脂肪酸類捕收劑H－2的增效作用.

1 試驗礦樣、設(shè)備、藥劑

1.1 試驗礦樣

試驗樣品來自甕福白巖礦區(qū)，是典型的沉積型硅鈣質(zhì)磷塊巖.根據(jù)顯微鏡下研究，X射線衍射分析，紅外光譜分析等工藝礦物學(xué)研究，確定了主要礦物為磷灰石、白云石、石英（玉髓）、水云母、少量硫化物，方解石、褐鐵礦、炭質(zhì)等碎屑礦物.礦樣的主要元素分析見表1.

表1 試驗礦樣多元素分析表Table 1 Element analysis of test sample

1.2 試驗設(shè)備及儀器

磨礦機：XMB－67型200×240棒磨機

浮選機：XFD3－63型單槽浮選機

過濾機：XTL2Φ260／Φ200多用水環(huán)式真空過濾機

烘箱：101－4A型電熱鼓風(fēng)干燥箱

分樣機：XSHF－2－3濕式分樣機

1.3 試驗藥劑

碳酸鈉：工業(yè)級，配制10%水溶液.

水玻璃：工業(yè)級，配制5%水溶液.

捕收劑H－2：工業(yè)級，改性脂肪酸皂，配制2%水溶液.

表面活性劑：Tween－80、Tween－80和十二烷基硫酸鈉（SDS）1∶1混合物、OP－10、MES：產(chǎn)地分別是廣州（標(biāo)注為 M－2），山東（標(biāo)注為 M－3），化學(xué)純.

2 試驗結(jié)果與討論

2.1 磨礦細度以及浮選藥劑制度的試驗

礦物的單體解離是浮選過程中目的礦物和脈石礦物有效分離的基本條件，磨礦粒度較粗，將導(dǎo)致解離不夠充分；磨礦細度過細，泥化程度嚴重，增加了分選的難度.浮選過程中的各種藥劑也是影響浮選效果好壞的關(guān)鍵.采用一次一因素試驗方法研究了磨礦細度，碳酸鈉、水玻璃以及脂肪酸皂類捕收劑H－2的用量對浮選結(jié)果的影響，試驗的流程圖如圖1所示，確定了磨礦細度為－0.074 mm 79.83%、碳酸鈉用量為5.0kg／t、水玻璃用量為2.0kg／t、捕收劑用量為2.0kg／t.

以此為條件，比較研究以上的表面活性劑對捕收劑H－2的增效作用.

圖1 浮選的工藝流程圖Fig.1 The flow chart of flotation processing

2.2 表面活性劑種類的選取試驗

本次試驗研究表面活性劑有：Tween－80、Tween－80和SDS 1∶1混合物、OP－10、M－2、M－3.將上述表面活性劑按 H－2質(zhì)量的12.5%與 H－2混合均勻后配成2%的水溶液.試驗用量為2kg／t試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見表2.

表2 不同表面活性劑對捕收劑的增效實驗結(jié)果Table 2 Results of different surfactants for efficiency of collector

從表2可以看出，在捕收劑H－2中未添加任何表面活性劑時進行浮選，回收率只有75%左右，選礦效率僅為2.15%，精礦的品位僅提高了1%左右，如果添加不同的表面活劑，不同的表面活劑對捕收劑H－2有不同的增效作用，浮選回收率提高7.02%～18.18%，精礦的品位可以提高2%～3%左右，選礦效率上升了1%～4.73%.Tween－80比其他幾種表面活劑的增效作用較弱，依次增強是 Tween－80和SDS 1∶1混合物、M－3、M－2 、OP－10.添加 M－2有助于提高回收率，增強了 H－2捕收能力，從精礦品位上看，對于OP－10而言可以增強捕收劑H－2的選擇性.因此在脂肪酸類捕收劑H－2中添加表面活性劑OP－10后浮選性能優(yōu)于其他的表面活性劑.

2.3 OP－10與捕收劑H－2的不同復(fù)配比對浮選的影響

由于OP－10比其他的表面活性劑的增效作用強，作為捕收劑H－2的增效劑，研究了該表面活性劑添加量對捕收劑增效作用的影響.表面活性劑OP－10按 H－2質(zhì)量0、5%、8%、10%、13%、15%的量復(fù)配到H－2中，混合均勻后配成2%的水溶液作為捕收劑，用量均為2kg／t試驗流程見圖1，試驗結(jié)果見表3.

從表3可以看出，在捕收劑 H－2中不添加OP－10表面活性劑時，浮選回收率只有75%左右，選礦效率僅為2.15%，精礦的品位比原礦僅提高了1%左右，添加了OP－10表面活劑，回收率可以提高8.56%－19.02%，精礦的品位可以提高2%～3%左右，選礦效率上升了3.6%～5.72%.復(fù)配的比例不同，增效作用不同，隨著復(fù)配比的提高回收率上升，在復(fù)配比為13%時，選礦效率最高為7.87%.在復(fù)配比低時，OP－10表面活劑的增效作用不明顯，只有達到復(fù)配比10%以上時，OP－10表面活劑的增效作用才表現(xiàn)出來.因此，通過對比分析，確定兩者的復(fù)配比為13%，用代號TSM－46表示此捕收劑.

表3 OP－10與H－2不同復(fù)配比試驗結(jié)果Table 3 Results of different proportions between OP－10and H－2

2.4 捕收劑浮選性能對比

為了進一步考查復(fù)配捕收劑TSM－46的浮選性能，現(xiàn)將該捕收劑與其他磷礦捕收劑進行對比試驗，試驗流程如圖1，試驗結(jié)果見表4.

試驗研究表明，TSM－46作為捕收劑用量為1.0kg／t時，精礦的回收率已達到92%以上，選礦效率為7%左右，精礦的品位為25.54%，選礦效率達到7%以上；在捕收劑 H－2中不添加OP－10表面活性劑時，用量達到2.4kg／t，回收率為93.21%，選礦效率僅為4.21%；而采用油酸鈉作為捕收劑時用量為2.4kg／t，回收率僅為86.81%，選礦效率為3.73%，說明添加OP－10表面活性劑后，不僅降低了捕收劑H－2的用量，同時提高了藥劑的選擇性，浮選性能優(yōu)于油酸鈉，捕收劑TSM－46所取得的精礦品位和回收率都高于工業(yè)應(yīng)用的捕收劑FMS－01.

表4 幾種捕收劑浮選性能對比試驗結(jié)果Table 4 Results of flotation performance among several collector

在改性脂肪酸捕收劑H－2中，添加OP－10表面活性劑提高了浮選效果，其原因OP－10是聚氧乙烯醚類非離子表面活性劑，其HLB值約為13，極性基為聚氧乙烯鍵，故有一定的親水性，且親水極性基團帶有部分負電荷，兼具配伍性和分散性，與一些離子表面活性劑作用結(jié)果，導(dǎo)致分散性提高，使捕收劑更容易與礦物表面作用并均勻吸附.OP－10表面活性劑中含有能與水形成氫鍵的醚基，它與捕收劑復(fù)配以后，不僅能增加捕收劑的溶解性還能提高其選擇性.

3 結(jié) 語

a.經(jīng)研究篩選出的表面活性劑OP－10對脂肪酸類捕收劑H－2增效作用優(yōu)于其他的幾種表面活性劑，可顯著提高在膠磷礦常溫下（20℃）浮選性能，并可大幅度降低脂肪酸類捕收劑H－2用量.

b.在復(fù)配比低時，OP－10表面活性劑的增效作用不明顯，只有達到復(fù)配比10%以上時，OP－10表面活性劑的增效作用才表現(xiàn)出來，添加表面活性劑OP－10為捕收劑的13%時，回收率比未添加表面活性劑提高了18.12%，達到93.14%，選礦效率升高了5.72%，升至7.87%，在脂肪酸類捕收劑中添加OP－10表面活性劑，有效提高了對膠磷礦浮選性能且優(yōu)于油酸鈉，復(fù)配的捕收劑所取得的精礦品位和回收率都高于工業(yè)應(yīng)用的捕收劑FMS－01.

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