橡膠籽油脂肪酸乳化分離制備反浮選捕收劑研究

王學文，歐志兵，楊雋峰，楊穩(wěn)權(quán)

（1.國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650600；2.云南磷化集團有限公司 磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究分公司，云南 昆明 650600）

0 引言

我國磷資源豐而不富，大部分磷礦為中低品位，需要通過浮選富集才能滿足下游用戶用礦需求。中低品位磷礦浮選一般使用脂肪酸作為浮選捕收劑原料，但市場上的脂肪酸品質(zhì)各異，不同磷礦企業(yè)、不同礦區(qū)、不同性質(zhì)磷礦石需要相適宜的脂肪酸，以滿足浮選指標要求。因此，中低品位磷礦浮選捕收劑的原料脂肪酸沒有統(tǒng)一的質(zhì)量標準。

云南省磷資源儲量約為42 億t，位居國內(nèi)前列，同時云南省也是國家磷復肥生產(chǎn)基地。經(jīng)過幾十年的富礦開采，目前大部分磷礦都為中低品位，需要浮選富集后方能應用。而云南缺乏捕收劑原料脂肪酸，需要從湖北等其他省份采購，導致運輸?shù)瘸杀驹黾?。為此，云南磷化集團有限公司持續(xù)在云南尋找合適的原料，以實現(xiàn)原料本地化。云南富產(chǎn)橡膠，橡膠籽油因無法食用而沒有合適用途，筆者通過對橡膠籽油進行水解、乳化分離，制備成反浮選捕收劑，并進行浮選實驗研究。以橡膠籽油脂肪酸為原料制備的反浮選捕收劑用量少，浮選指標更優(yōu)，實現(xiàn)了浮選原料的本地化。

1 實驗部分

1.1 主要實驗試劑

脂肪酸（橡膠籽油水解后獲得），十二烷基磺酸鈉，十二烷基硫酸鈉，H2SO4等。

1.2 主要實驗儀器

恒溫磁力攪拌器，低速自動平衡離心機，實驗室數(shù)顯攪拌機，電子天平，低壓反應釜，0.75 L 單槽浮選機，真空過濾機等。

1.3 實驗步驟

稱取脂肪酸50 g，13 ℃下保溫50 min。在冰浴條件下，加入一定量的水、乳化劑溶液和電解質(zhì)溶液，攪拌時間30 min。對攪拌后的樣品進行第一次離心分離，離心機轉(zhuǎn)速4 000 r/min，離心溫度13 ℃，離心時間10 min，離心后取上層液體；將剩余固體部分攪拌后進行第二次離心分離，離心條件同第一次離心分離過程，然后取上層液體，與第一次液體合并，稱總質(zhì)量并計算產(chǎn)率。將上層液體加熱，分離其中的固態(tài)脂肪酸（簡稱固酸）和水相［1-3］，稱量并計算產(chǎn)率。

向固酸中添加乳化劑、溶劑和表面活性劑，在130 ℃下反應合成反浮選捕收劑，進行浮選實驗。

2 橡膠籽油脂肪酸乳化分離

2.1 加水量單因素實驗

在脂肪酸用量50.0 g，乳化劑溶液質(zhì)量分數(shù)0.5%、電解質(zhì)溶液質(zhì)量分數(shù)2%、乳化劑溶液和電解質(zhì)溶液添加量恒定的條件下考察了加水量分別為脂肪酸用量的0.5、1.0、1.5、2.0 倍時固酸碘值、產(chǎn)率的變化，結(jié)果見表1。

表1 不同加水量對固酸碘值、產(chǎn)率的影響

由表1 可知，隨著加水量的增加，固酸碘值和產(chǎn)率均增加。由于固酸碘值越高，所制得的捕收劑反浮選效果越差，故選擇m（水）/m（脂肪酸）為0.5時進行實驗。

2.2 乳化劑用量單因素實驗

在脂肪酸用量50.0 g、m（水）/m（脂肪酸）為0.5、w（電解質(zhì)）1%、乳化劑和電解質(zhì)溶液添加量恒定的條件下考察了乳化劑質(zhì)量分數(shù)分別為0.08%、0.10%、0.30%、0.50%、0.80%、1.00%時固酸碘值、產(chǎn)率的變化，結(jié)果見表2。

表2 不同乳化劑質(zhì)量分數(shù)對固酸碘值和產(chǎn)率的影響

由表2 可見，當w（乳化劑）從0.08%增大到0.50%時，固酸碘值逐漸降低，當w（乳化劑）大于0.50%時，固酸碘值及產(chǎn)率逐漸增大。這是由于當乳化劑濃度較低和較高時，對分離體系的乳化作用有限，不足以讓所有固酸乳化。通過實驗數(shù)據(jù)對比，當w（乳化劑）為0.50%時，分離效果最好。

2.3 電解質(zhì)用量單因素實驗

在脂肪酸用量50.0 g、m（水）/m（脂肪酸）為0.5、乳化劑溶液質(zhì)量分數(shù)0.50%、電解質(zhì)溶液和乳化劑溶液添加量恒定的條件下，考察了電解質(zhì)溶液質(zhì)量分數(shù)分別為0.3%、1.0%、2.0%、2.5%、3.0%、4.0%時固酸碘值、產(chǎn)率的變化，結(jié)果見表3。

表3 不同電解質(zhì)濃度對固酸碘值和產(chǎn)率的影響

由表3 可知，當電解質(zhì)溶液質(zhì)量分數(shù)由2.0%增大到4.0%時固酸碘值和產(chǎn)率呈上升趨勢。這是由于對某一組成的脂肪酸分離，電解質(zhì)用量有一最佳值，此時，物系的黏度和界面張力適合該組分的脂肪酸乳液結(jié)晶。通過實驗數(shù)據(jù)得出，在添加量一定的條件下電解質(zhì)溶液質(zhì)量分數(shù)為2.0%時，固酸碘值、產(chǎn)率均較佳，所以電解質(zhì)溶液的最佳質(zhì)量分數(shù)為2.0%。

3 固酸制備的反浮選捕收劑浮選實驗

3.1 實驗礦樣多元素及礦相組成分析

對反浮選礦樣進行化學分析，分析結(jié)果見表4。

表4 反浮選礦樣化學分析結(jié)果 %

在偏光顯微鏡下對樣品中的礦物進行鑒定和含量統(tǒng)計，樣品中的礦物組成及含量見表5。

表5 礦樣中各礦物的質(zhì)量分數(shù) %

由表4 和5 可以看出，礦樣為碳酸型磷塊巖，礦樣中主要有用礦物為膠磷礦。

3.2 浮選實驗研究

固酸添加乳化劑、溶劑和表面活性劑在130 ℃下反應合成膠磷礦反浮選捕收劑并進行浮選實驗，浮選流程見圖1，實驗結(jié)果見表6。

經(jīng)過一次粗選，可以得到精礦w（P2O5） 為29.54%、w（MgO）為0.86%的選別指標。根據(jù)浮選實驗結(jié)果得出：用橡膠籽油脂肪酸分離產(chǎn)品中的固酸可制備脫鎂選擇性較好、用量較少的膠磷礦反浮選捕收劑。

圖1 反浮選實驗流程

表6 固酸制備的膠磷礦反浮選捕收劑浮選實驗結(jié)果

4 結(jié)論

（1）橡膠籽油脂肪酸制備固體脂肪酸最佳的乳化分離控制條件：w（電解質(zhì)）2%、w（乳化劑）0.5%、加水量為原料脂肪酸的0.5 倍。

（2）分離的固體脂肪酸碘值越高，所制備的膠磷礦反浮選捕收劑脫鎂效果越差。

（3）分離的固體脂肪酸可制備脫鎂選擇性較好、用量較少的膠磷礦反浮選捕收劑。