黃雪萍，彭 靜，陳維洪，蔣殿君，梁麗麗，鄧曉珊

（廣東省科學(xué)院 產(chǎn)業(yè)技術(shù)育成中心，廣東 廣州510650）

螢石浮選過程中，通常采用油酸作為捕收劑、純堿作為調(diào)整劑、水玻璃作為抑制劑，礦漿溫度需要在25℃以上［1－4］。溫度低于18℃時(shí)，油酸在水中溶解力和分解性變差，捕收性能大大降低，為實(shí)現(xiàn)螢石高效回收，需要增設(shè)鍋爐對(duì)礦漿加溫，由此增加較大能耗［5－6］。針對(duì)羧酸基捕收劑低溫捕收性能差的問題，開發(fā)了一種輔助捕收劑，它可促進(jìn)羧酸類捕收劑在水中的溶解性，且耐低溫效果好，選擇性強(qiáng)，在低溫條件下對(duì)螢石礦物仍具有較強(qiáng)的捕收能力，可使捕收劑用量大幅度降低，從而達(dá)到增加經(jīng)濟(jì)效益的目的。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 原礦性質(zhì)

礦樣取自湖南某螢石選礦廠，其礦石成分見表1。該礦樣CaF2含量16．21%。對(duì)礦石進(jìn)行X衍射分析可知，原礦中主要有用成分為螢石，脈石以石英為主，其次為方解石、長(zhǎng)石、云母。

表1 礦石主要化學(xué)成分分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）／%

1．2 試驗(yàn)設(shè)備及藥劑

試驗(yàn)設(shè)備包括分析天平、元素分析儀、X射線衍射儀、PHS-25酸度計(jì)、PK／FD型單槽浮選機(jī)和XMQФ150×50錐形球磨機(jī)等。

試驗(yàn)藥劑包括水玻璃、油酸、棕櫚油酸、妥爾油、氧化石蠟皂（731）、碳酸鈉等，均為工業(yè)級(jí)藥劑。復(fù)配型輔助捕收劑YS-02J為自主研發(fā)藥劑，其主要成分為復(fù)合聚氧乙烯醚類表面活性劑。

1．3 藥劑的配制

按不同比例分別稱取YS-02J輔助捕收劑和脂肪酸，攪拌條件下將YS-02J逐漸加入脂肪酸中，加完后繼續(xù)攪拌30 min，使其均勻分散在脂肪酸中，制得螢石浮選所使用的新型捕收劑。

2 輔助捕收劑條件實(shí)驗(yàn)

2．1 螢石粗選pH值條件試驗(yàn)

螢石浮選中，合適的礦漿pH值對(duì)浮選指標(biāo)至關(guān)重要，它不僅影響礦物表面電位，還對(duì)藥劑在礦物表面的作用強(qiáng)度與作用方式有較大影響。按照?qǐng)D1所示流程，螢石粗選水玻璃用量1 500 g／t、捕收劑用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）、礦漿溫度10℃，采用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值，初始pH值試驗(yàn)結(jié)果見表2。由表2可知，礦漿pH值升高有利于螢石的富集，但同時(shí)方解石也會(huì)顯著富集。采用碳酸鈉調(diào)整pH值到相應(yīng)值后，加抑制劑水玻璃，礦漿pH值都會(huì)有不同程度的升高，當(dāng)初始pH值為10左右時(shí)，螢石粗選品位達(dá)到62．97%，回收率為85．83%。

圖1 螢石粗選試驗(yàn)流程

表2 螢石粗選pH值條件實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2．2 抑制劑水玻璃用量試驗(yàn)

在實(shí)際螢石礦浮選過程中，水玻璃是應(yīng)用最普遍的抑制劑之一，它不僅具有抑制作用，還擁有一定的分散效果。水玻璃中的H2SiO3與能夠吸附在石英表面，使石英表面親水而難以浮起，起到抑制石英的作用。螢石粗選初始pH＝10、礦漿溫度10℃、捕收劑用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）條件下，按圖1所示流程進(jìn)行了水玻璃用量試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 水玻璃用量試驗(yàn)結(jié)果

隨著水玻璃用量增加，螢石粗選產(chǎn)率逐漸降低，品位逐漸提高，回收率相應(yīng)降低。當(dāng)水玻璃用量1 500 g／t時(shí)，螢石粗選品位達(dá)到75．52%，回收率為85．84%。

2．3 輔助捕收劑YS-02J用量試驗(yàn)

輔助捕收劑YS-02J能顯著改善浮選過程，但其用量過低時(shí)難以發(fā)揮作用，效果不明顯；用量過高時(shí)，不但增加生產(chǎn)成本，而且不利于浮選。捕收劑用量500 g／t（其中YS-02J分別占4%、6%、8%和10%）、初始pH值10、水玻璃用量1 500 g／t、浮選溫度10℃時(shí)，按照?qǐng)D1所示流程，進(jìn)行了YS-02J用量試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 輔助捕收劑YS-02J用量試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)YS-02J用量為40 g／t（占捕收劑總量8%）時(shí)，螢石粗選回收率最高，達(dá)到82．90%，粗選精礦CaF2品位64．31%，尾礦CaF2品位只有4．26%，因此YS-02J用量選擇40 g／t（占捕收劑總量8%）。

2．4 捕收劑用量試驗(yàn)

初始pH值10、浮選礦漿溫度10℃、水玻璃用量1 500 g／t條件下，按圖1所示流程進(jìn)行了捕收劑用量試驗(yàn)，結(jié)果見表5。從表5可知，YS-02J＋油酸用量達(dá)到48＋552 g／t時(shí)，螢石精礦回收率最高，達(dá)到82．85%，CaF2品位62．57%；捕收劑用量繼續(xù)增大時(shí)，螢石品位和回收率反而下降，可能是YS-02J＋油酸用量過大，在礦物表面形成了多層吸附的反向?qū)?，極性基朝外使得礦物表面親水，螢石可浮性降低，使得螢石產(chǎn)率、品位與回收率均呈下降趨勢(shì)，故確定粗選捕收劑用量600 g／t。單用油酸做捕收劑時(shí)，其用量1 000 g／t時(shí)，浮選指標(biāo)較佳?？梢娫谄渌∵x條件相同的情況下，單用油酸作捕收劑，其用量要增加30%～50%，螢石回收率才大致相同。

表5 捕收劑用量試驗(yàn)結(jié)果

2．5 礦漿溫度試驗(yàn)

初始pH值10、捕收劑用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）、水玻璃用量1 500 g／t條件下，礦漿溫度試驗(yàn)結(jié)果見表6。由表6可知，添加YS-02后，溫度對(duì)油酸浮選螢石效果影響不大，10℃低溫時(shí)油酸在礦漿中分散效果與常溫分散效果差別不大，起泡性能與捕收性能相差不大，螢石品位與回收率都比較高。10℃時(shí)，螢石精礦CaF2品位67．63%、回收率80．08%，指標(biāo)較理想。

表6 礦漿溫度試驗(yàn)結(jié)果

2．6 不同脂肪酸在低溫條件下的浮選對(duì)比試驗(yàn)

以不同類別脂肪酸作捕收劑，捕收劑總用量均為600 g／t（其中YS-02占8%，脂肪酸占92%），水玻璃用量2 000 g／t，采用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值至10，溫度10℃，進(jìn)行了浮選對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果見表7。由表7可以看出，多種脂肪酸捕收劑體系下，輔助捕收劑YS-02J均能在低溫條件下提高螢石品位和回收率。

表7 不同脂肪酸在低溫條件下的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

2．7 水質(zhì)的影響

由于硬水中含有大量的Na＋、Ca2＋、、Cl－、Mg2＋等離子，這些離子使得常規(guī)的油酸、脂肪酸很難附著在螢石表面對(duì)螢石進(jìn)行捕收，影響螢石精礦回收率及與碳酸鈣的分離［7］；同時(shí)這些離子活化了螢石礦中的二氧化硅，在螢石浮選時(shí)，經(jīng)過多次浮選后尾礦CaF2品位仍然難以達(dá)到1．5%以下。分別選自來水、河灘水、礦區(qū)地下水作為試驗(yàn)用水，在捕收劑用量600 g／t（其中YS-02J占8%、油酸占92%）、水玻璃用量1 500 g／t、溫度10℃時(shí)，采用碳酸鈉調(diào)節(jié)pH值至10，進(jìn)行了不同水質(zhì)下的浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表8。從表8可以看出，不同硬度水質(zhì)對(duì)浮選回收率和品位影響不大，說明加入的輔助捕收劑對(duì)硬水不敏感，在硬水中也能進(jìn)行有效捕收。這表明加入輔助捕收劑后，脂肪酸抗硬水能力強(qiáng)，受礦漿中Ca2＋干擾小。究其原因，可能是醚基（氧原子）加入碳鏈，分子極性增強(qiáng)，溶解度增大，分散能力提高，使得捕收劑在礦漿中的有效成分相對(duì)提高，從而提高了藥劑的耐低溫性。此外，醚基氧原子有未配對(duì)的P電子，能與礦物表面金屬離子生成氫鍵而被吸附，特別是分子中有多個(gè)乙氧基時(shí)醚基能排列成類似冠醚的結(jié)構(gòu)吸附在礦物表面，使得烷基仍能保持良好的捕收性，補(bǔ)償了因極性增強(qiáng)而削弱了的捕收性。此外，極性基中引入P原子有利于提高藥劑選擇性。

表8 水質(zhì)對(duì)浮選效果的影響

2．8 閉路試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行了閉路試驗(yàn)，結(jié)果見表9，試驗(yàn)流程見圖2。由表9可知，通過一粗一掃四精、精選2中礦直接排尾、其他中礦和掃精礦順序返回的閉路試驗(yàn)流程，最終得到螢石精礦CaF2品位96．63%、回收率82．97%，其中方解石CaCO3含量2．14%。精選2中礦CaF2品位12．47%、回收率2．92%，而CaCO3品位和回收率分別達(dá)到50．60%和43．32%，方解石順利排出，螢石品位和回收率均達(dá)到理想指標(biāo)。

表9 閉路試驗(yàn)結(jié)果

圖2 螢石浮選閉路試驗(yàn)流程

3 結(jié) 論

1）通過添加輔助捕收劑YS-02J，在10℃低溫條件下實(shí)現(xiàn)了螢石高效回收。

2）將輔助捕收劑YS-02J應(yīng)用于螢石浮選，在pH值10左右、抑制劑水玻璃用量1 500 g／t、捕收劑用量600 g／t（其中JS-02J占8%、油酸占92%），在10℃低溫條件下可得到CaF2品位96．63%、回收率82．97%的螢石精礦。

3）JS-02J作為輔助捕收劑，能提高各類脂肪酸低溫浮選效果，且對(duì)硬水不敏感。