【技术】磷矿浮选药剂的研究与应用

磷矿是重要的非金属矿产资源，磷矿石处于磷化工产业链上游，是产业链的起点，具有不可再生及不可替代的特点，产业链中游包括磷酸、黄磷等，下游主要是磷酸盐、磷肥等，最终应用于农业、食品、医药、军工、新能源、电子等领域。

我国磷矿资源丰富，主要集中分布于云、贵、川、鄂、湘五省，占全国查明储量的80%以上。我国中低品位磷矿居多、富矿少，磷矿石平均品位仅为17%

我国的磷矿石主要分为沉积岩型磷块岩、沉积变质岩型磷灰岩、岩浆岩型磷灰石三类，其中沉积岩型磷块岩(胶磷矿)约占总储量的70%,是我国主要的磷矿石类型。胶磷矿中的有用矿物磷灰石呈微晶质、隐晶质，没有稳定晶体结构，矿物结构多为鲕粒和假鲕粒，矿物嵌布粒度较细，内部常混有碳酸盐以及铁、铝和硅质等泥质矿物，分选难度大。

浮选是磷矿选矿最有效和应用最广泛的方法，主要有正浮选、单反浮选、正-反浮选、反-正浮选和双反浮选,相应涉及含磷矿物的抑制、硅酸盐以及碳酸盐矿物的抑制。在磷矿浮选药剂中，对抑制剂和捕收剂的研究尤为关键。

1 介质调整剂

浮选矿浆的pH将直接对矿物表面电性及药剂分子活性产生影响。不同pH下矿物的表面电性差异明显，因此对浮选介质酸碱度的调控非常重要。根据磷矿浮选工艺的差异，正浮选常见的pH调整剂有碳酸钠、氢氧化钠、碳酸氢钠，反浮选常用硫酸调pH,也有用磷酸、草酸、硝酸等作为调整剂部分取代硫酸进行胶磷矿反浮选的报道。

2 絮凝剂

我国大部分磷矿资源为细粒嵌布的中低品位胶磷矿，通常需要达到很高的磨矿细度才能使其充分单体解离，由此产生的大量微细粒级矿物难以被有效回收。絮凝浮选是实现微细粒磷矿回收的有效途径，通过矿粒的选择性絮凝团聚得以分选。絮凝剂根据所带极性基性质分为阴离子型、阳离子型和非离子型。

絮凝浮选关键在于强化矿物对絮凝剂吸附的选择性，可通过调整矿浆的pH及离子组成，也可选用具有高吸附活性的高分子絮凝剂，或与其他选择性高的药剂联合使用。

3 起泡剂

为了在浮选过程中形成大小和强度合适的稳定气泡，需要向矿浆中添加适量的起泡剂，由于脂肪酸类和胺类捕收剂具有较好的起泡性，磷矿浮选中一般不加或少加起泡剂。以脂肪酸类药剂作为反浮选捕收剂时，添加适量表面活性剂作起泡剂，不仅能降低捕收剂用量，还能达到优化浮选指标的效果。

4 抑制剂

磷矿中脉石矿物主要有硅酸盐矿物和碳酸盐矿物两类，前者主要为石英、长石和云母等，后者主要为白云石和方解石。磷矿抑制剂主要包含无机抑制剂和有机抑制剂两类，无机类主要有水玻璃、硫酸、磷酸等，有机类主要有淀粉、木质素、膦酸等。基于浮选工艺的差异，可分为磷矿物抑制剂、碳酸盐抑制剂、硅质及硅酸盐抑制剂。抑制剂的作用机理主要有两种：一是通过对欲抑矿物的选择性吸附使之更加亲水，阻碍捕收剂吸附以实现矿物间的分选；二是与欲抑矿物表面的活性位点发生化学反应以减少活性位点数量，降低矿物表面对捕收剂的吸附，从而实现不同矿物的差异性上浮。

5 捕收剂

磷矿浮选捕收剂主要有脂肪酸类、胺类和两性捕收剂三大类，其中脂肪酸类和胺类捕收剂应用较普遍。近年来，衍生化成为改善磷矿浮选捕收剂水溶性与选择性的重要途径，其主要趋势是合成多官能团化合物，如通过α-取代基化、异极性化、混合协同化等方法合成具有多官能团的药剂，以利于强化药剂选择性、降低浮选温度及成本。

捕收剂主要有脂肪酸类捕收剂、胺类捕收剂和两性捕收剂。脂肪酸类捕收剂氧化石蜡皂、妥尔油等，混合用药主要有两类：一是将两种或多种脂肪酸类捕收剂或其他药剂按一定比例混合，使其共同作用于目的矿物，提高浮选过程的捕收性及选择性；二是在脂肪酸类捕收剂中加入表面活性剂作为增效剂，通过药剂间的协同效应提高捕收剂的分选效果。胺类捕收剂是浮选中常见的阳离子捕收剂，包括脂肪胺、醚胺、酰胺、季铵盐、芳香胺以及缩合胺等。

两性捕收剂分子中同时带有阴、阳离子官能团，其耐低温性、水溶性和适应性均较好，不仅可在矿物表面发生静电吸附和化学吸附，还可在矿物表面产生螯合作用。目前两性捕收剂主要有氨基羧酸型、氨基膦酸型、氨基磺酸型、氨基酯基型、酰胺基羧基型等类型，其中氨基羧酸型和氨基膦酸型常用于磷矿选矿。