CN110479495A - 一种改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，是一种针对复杂难选氟磷灰石反浮选脱硅作业的方法，能够有效提高阳离子反浮选分离氟磷灰石与硅质脉石的效果。在氟磷灰石反浮选脱硅作业中，加入适量Ca²⁺可以与矿浆中F^‑作用，形成CaF沉积于氟磷灰石表面，使其表面萤石化，从而起到抑制作用；且Ca²⁺可与氟磷灰石表面F^‑作用，减少磷灰石F^‑位点，降低表面负电性。另外，加入适量Ca²⁺可以有效减少泡沫产生，改善泡沫性质，减少夹带，提高脱硅效果。具体操作方法：在反浮选脱硅捕收剂作用之前在矿浆中添加适量Ca²⁺，调整矿浆pH后加入捕收剂。

Description

一种改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法

技术领域

本发明涉及胶磷矿浮选领域，是一种针对氟磷灰石的有效浮选方法。

背景技术

我国的磷资源主要来自沉积磷矿盐，而复杂难选胶磷矿占其总量的70％以上，尤其是氟磷灰石，在我国广泛分布。胶磷矿中，磷灰石嵌布粒度细，呈均质胶体或隐晶、微晶质，且碳酸盐、硅质等泥质矿物含量大。因此，矿物间可浮性差异小、浮选药剂选择性差，导致采用单一的浮选法，无论是正浮选还是反浮选工艺，均难以有效地从胶磷矿中分离磷灰石与脉石矿物。目前，针对该类复杂难选胶磷矿一般采用“两步浮选工艺”分别排除磷矿石中的碳酸盐和硅质杂质。

“两步浮选工艺”包括传统的“正反浮选工艺”和近些年发展起来的“双反浮选工艺”。“正反浮选工艺”是先在碱性环境下，抑制硅质矿物，用脂肪酸等作为捕收剂，将碳酸盐和磷酸盐矿物一同浮起，然后调整pH至5左右，反浮选白云石等碳酸盐矿物。如湖北大峪口化工有限责任公司采用“正反浮选工艺”生产磷精矿，取得了较好的经济效益和社会效益。“双反浮选工艺”是先在酸性条件下进行脱镁(白云石)反浮选，除去碳酸盐脉石矿物，然后将脱镁精矿调整pH至弱碱性，以多胺醚等阳离子药剂作为石英和硅酸盐的捕收剂进行脱硅反浮选。如对于储量占我国磷资源总量85％左右的沉积硅钙质磷块岩而言，采用“双反浮选工艺”则较为适宜。

相较于“正反浮选工艺”，“双反浮选工艺”具有以下优势：

(1)药剂用量少；

(2)作业无需加温；

(3)符合“浮少抑多”原则，分选效率高。

大量实验研究已经证实，“双反浮选工艺”是一种更加高效且节约能耗的工艺，但是该工艺存在一些难以解决的问题，限制了其在工业中的实际应用。如反浮选脱硅效果差、脱硅泡沫量大且发粘等问题。

研究表明，浮选矿浆中复杂的离子环境，对浮选效果具有十分显著的影响，多种无机离子也被用作调整剂改善优化浮选作业。如何使用无机离子调整浮选效果，一直是研究的重难点。氟磷灰石作为一种重要的胶磷矿有用矿物，广泛存在于我国云、贵、川、鄂等地的磷矿床中，是一种重要的磷矿资源。氟磷灰石在浮选矿浆中可溶解出多种无机离子，如F^-、Ca²⁺等，导致氟磷灰石矿物表面特性复杂，易受溶液环境影响。而石英等硅质脉石矿物表面较为稳定。

氟磷灰石矿物复杂难选的特点，以及矿产资源日益贫化的趋势，上述传统的浮选方法以及难以满足工业生产的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，克服上述现有技术存在的缺陷，以满足工业生产的要求。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，包括以下步骤：

(1)调整浮选矿浆浓度，使得浮选矿浆质量浓度调整为25％～40％；

(2)添加钙离子调整剂于浮选矿浆，以减少阳离子捕收剂形成的泡沫；

(3)添加pH调整剂，使浮选矿浆pH为8～10；

(4)添加阳离子捕收剂于浮选矿浆中，使捕收剂与矿石充分作用；

(5)待药剂即钙离子调整剂、pH调整剂和捕收剂作用充分后，于搅拌桶中与矿浆作用充分之后，在浮选槽中进行浮选作业。

本发明采用以下方法调整浮选矿浆浓度：采用矿浆浓度壶定时测量矿浆浓度，若矿浆浓度过高，及时增加补加水用量；若浓度过低，及时减少补加水用量。

所添加的钙离子调整剂为能够提供钙离子的物质。

所述钙离子的物质为包括但不限于石灰、CaCl₂。

所添加的pH调整剂包含但不限于碳酸钠、氢氧化钠。

所添加的阳离子捕收剂为含有胺基的烃基阳离子捕收剂，例如十二胺及其盐类。

所添加的阳离子捕收剂为含有胺基和醚基基团的烃基阳离子捕收剂，例如醚胺、醚二胺及其盐类。

所述反浮选分离硅质脉石流程，为含氟磷灰石胶磷矿反浮选脱镁流程后的后续流程。

所述搅拌桶中采用的搅拌速度为400到600转/分钟。

本发明提供的上述改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，适用于氟磷灰石“双反浮选工艺”中脱硅流程。

在反浮选脱硅作业中适量添加Ca²⁺，调整氟磷灰石与硅质脉石(如石英)的浮选分离。

本发明能够提高有用矿物(氟磷灰石)与硅质脉石(尤其是石英)的分离效果，且能够改善阳离子反浮选脱硅泡沫，对实际工业生产具有一定的积极作用。

本发明基于以下研究：

(1)阳离子捕收剂主要依赖静电吸附牢固作用于矿物表面，矿物表面电荷性质对阳离子捕收剂吸附起主要作用；

(2)Ca²⁺和F^-为氟磷灰石的定位离子，Ca²⁺会使氟磷灰石表面负电荷减少，而F^-会使氟磷灰石表面负电荷增加。Ca²⁺增加会促进氟磷灰石表面向正电性转变，减少阳离子捕收剂在其表面的吸附；F^-作用正好相反。Ca²⁺、F^-对硅质脉石(如石英)则影响不大；

(3)浮选矿浆中，Ca²⁺可与F^-形成氟化钙沉积于氟磷灰石表面，使其表面萤石化，增加氟磷灰石亲水性，减少阳离子捕收剂在磷灰石表面作用位点，抑制阳离子捕收剂在氟磷灰石表面吸附。

(4)对于含有氟磷灰石和阳离子脱硅捕收剂的矿浆所形成的泡沫，Ca²⁺能够减小泡沫稳定性，F^-增加泡沫稳定性。Ca²⁺、F^-对含硅质脉石(如石英)矿浆则无此影响；

(5)Ca²⁺会以形成微溶物CaF的形式减少矿浆中F^-浓度。

本发明相对于现有技术来说具备以下几个优点：

(1)针对性提高氟磷灰石与硅质脉石的分离效果。Ca²⁺可作用于氟磷灰石表面F^-位点，使其表面萤石化，产生亲水层，可抑制氟磷灰石上浮。另一方面，Ca²⁺也可与浮选矿浆中F^-作用，形成CaF沉积于氟磷灰石表面，抑制氟磷灰石上浮。而石英受此影响较小。

(2)减少反浮选作业的泡沫发生量，改善反浮选作业环境。试验表明，在氟磷灰石-阳离子捕收剂分散体系中，F^-的存在能够增加泡沫稳定性；而Ca²⁺由于作用在氟磷灰石表面的F^-位点，抑制捕收剂对氟磷灰石的吸附作用，导致泡沫稳定性下降。如在胶磷矿-阳离子捕收剂分散体系中，当F^-浓度为4×10^-4mol/L时，所形成的泡沫稳定性指数为12s；当Ca²⁺浓度为4×10^-4mol/L时，所形成的泡沫稳定性指数为7s；无Ca²⁺、F^-时，所形成的泡沫稳定性指数为10s。在石英-阳离子捕收剂分散体系中，添加Ca²⁺、F^-对所形成的泡沫稳定性影响不大。

(3)提高反浮选作业精矿产品的质量及回收率。在上述两点的基础上，加以试验证明，本发明一来可以增加反浮选作业中氟磷灰石与石英的分离效果；二来可以改善泡沫质量，减少泡沫发生量和粘度，减少有用矿物氟磷灰石的夹带。本发明可以有效提高精矿中氟磷灰石含量，提高有用矿物回收率。

本发明已被验证具有以下主要有益效果：

(1)抑制阳离子反浮选脱硅捕收剂在氟磷灰石表面吸附，抑制氟磷灰石上浮，减少泡沫对氟磷灰石的夹带，提高分选效率；

(2)减小“双反浮选工艺”中阳离子反浮选脱硅泡沫发生量及稳定性；

(3)使用石灰等作为Ca²⁺源时，兼有调整pH的效果。

附图说明

图1是本发明的反浮选脱硅流程示意图。

具体实施方式

对于复杂难选的氟磷灰石，如何从氟磷灰石中高效脱除硅质脉石，一直是选矿领域的重难点工作。实践表明，阳离子反浮选是分离氟磷灰石与硅质脉石的有效途径。然而，阳离子反浮选面临的问题有二：一是，阳离子捕收剂捕收能力强，选择性差，往往会将氟磷灰石与硅质脉石一起浮出；二是，阳离子捕收剂发泡能力较强，泡沫粘度大，不易消解，容易冒槽跑出且易阻碍产品运输，不利于工业生产。

本发明提供的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，解决了上述技术问题，并且具有以下突出效果：

(1)通过添加Ca²⁺与矿浆中F^-作用，生成CaF沉积于氟磷灰石表面使其表面萤石化，起到抑制氟磷灰石上浮的作用，提高硅质脉石与氟磷灰石的分离效果；Ca²⁺可与氟磷灰石表面F^-作用，减少磷灰石F^-位点，降低表面负电性，且Ca²⁺对石英的上浮影响不大。

(2)通过添加Ca²⁺，可以减少阳离子捕收剂形成的泡沫，改善泡沫性质，使泡沫量少且易消解，有利于浮选工业生产中泡沫产品的运输，且能够减少夹带，提高氟磷灰石与硅质脉石的分离效果。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，在反浮选脱硅捕收剂作用之前在矿浆中添加适量Ca²⁺，调整矿浆pH后加入捕收剂，具体包括以下步骤：

(1)调整浮选矿浆浓度：

本实施例选定浮选矿浆质量浓度为25％～40％，这样有利于矿物颗粒能够充分分散，便于浮选药剂作用于矿物颗粒，从而实现浮选分离。

(2)添加钙离子调整剂于浮选矿浆：

采用钙离子调整剂用于浮选矿浆，是基于矿浆溶液性质考虑，这样可以调整浮选矿浆，改善浮选泡沫性质，提高氟磷灰石与石英的分离效果。

所述钙离子调整剂为能够提供钙离子的物质，包括但不限于石灰、CaCl₂。

(3)添加pH调整剂调整浮选矿浆pH：

采用pH调整剂用于调整浮选矿浆pH为8到10之间，是基于阳离子捕收剂化学性质考虑，这样阳离子捕收剂能够发挥最佳的浮选分离性能。

所述pH调整剂包含但不限于碳酸钠、氢氧化钠。

(4)添加捕收剂于浮选矿浆中：

采用捕收剂用于浮选矿浆，是基于反浮选作业考虑，这样捕收剂能够在矿浆中与矿物颗粒充分作用，发挥捕收分离性能。

所述捕收剂为烃基阳离子捕收剂，含有胺基、醚基等基团，例如醚胺、醚二胺等。

(5)药剂作用充分后，在浮选槽中进行浮选作业。

所述药剂为钙离子调整剂、pH调整剂和捕收剂，于搅拌桶中与矿浆作用充分之后，采用以下方法进行浮选作业：将矿浆泵送至浮选槽，调节浮选槽搅拌叶轮转速和充气速度，待浮选泡沫层达到一定厚度后，开启刮板进行刮泡，所得泡沫产品为此次浮选尾矿，槽内剩余矿物为此次浮选精矿。

下面以云南某地含氟磷灰石胶磷矿为例，采用反浮脱镁精矿进行反浮脱硅试验，对本发明方法进行说明，所采用的反浮选脱硅工艺流程如图1所示，图1中K、X分别表示浮选精矿产品、浮选尾矿产品。

试验1条件：石灰0g/t+pH调整剂Na₂CO₃，捕收剂醚多胺T609；

试验2条件：石灰100g/t+pH调整剂Na₂CO₃，捕收剂醚多胺T609；

试验3条件：石灰200g/t+pH调整剂Na₂CO₃，捕收剂醚多胺T609。

具体试验操作为：室温下，200g脱镁精矿置于0.75L浮选槽内，搅拌3min；先加入对应的石灰浆，再加入pH调整剂Na₂CO₃调整矿浆pH至8.5左右，搅拌3min；加入捕收剂醚多胺T609 200g/t，搅拌3min；充气20s，迅速刮泡并转移至大量杯中，测量泡沫体积。浮选槽内剩余矿物为脱硅精矿，泡沫产品为脱硅尾矿，分别干燥称重并化验分析。

试验结果见表1。从表1中数据可以看出，在反浮选脱硅流程中加入石灰可以明显提高精矿品位，使P₂O₅回收率由87.04％增加至90.34％；石灰能够降低精矿中SiO₂品位，提高磷、硅分离效率。此外，加入石灰之后，脱硅作业浮选泡沫发生量大幅减少，且根据现场试验观察，加入石灰后浮选产生的泡沫更容易破裂消解。

表1 反浮选脱硅试验结果

Claims (10)

1.一种改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征是包括以下步骤：

(1)调整浮选矿浆浓度，使得浮选矿浆质量浓度调整为25％～40％；

(2)添加钙离子调整剂于浮选矿浆，以减少阳离子捕收剂形成的泡沫；

(3)添加pH调整剂，使浮选矿浆pH为8～10；

(4)添加阳离子捕收剂于浮选矿浆中，使捕收剂与矿石充分作用；

(5)待药剂即钙离子调整剂、pH调整剂和捕收剂作用充分后，于搅拌桶中与矿浆作用充分之后，在浮选槽中进行浮选作业。

2.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于采用以下方法调整浮选矿浆浓度：采用矿浆浓度壶定时测量矿浆浓度，若矿浆浓度过高，及时增加补加水用量；若浓度过低，及时减少补加水用量。

3.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所添加的钙离子调整剂为能够提供钙离子的物质。

4.根据权利要求3所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所述物质为包括但不限于石灰、CaCl₂。

5.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所添加的pH调整剂包含但不限于碳酸钠、氢氧化钠。

6.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所添加的阳离子捕收剂为含有胺基的烃基阳离子捕收剂。

7.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所添加的阳离子捕收剂为含有胺基和醚基基团的烃基阳离子捕收剂。

8.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所述反浮选分离硅质脉石流程，为含氟磷灰石胶磷矿反浮选脱镁流程后的后续流程。

9.根据权利要求1所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：所述搅拌桶中采用的搅拌速度为400到600转/分钟。

10.权利要求1至9中任一所述的改善氟磷灰石反浮选分离硅质脉石的方法，其特征在于：适用于氟磷灰石“双反浮选工艺”中脱硅流程。