回水中無機(jī)離子對(duì)硅鈣質(zhì)磷礦石正反浮選的影響①

耿 超， 程 偉， 劉志紅

（1.貴州大學(xué) 礦業(yè)學(xué)院，貴州 貴陽550025； 2.貴州省非金屬礦產(chǎn)資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽550025； 3.喀斯特地區(qū)優(yōu)勢礦產(chǎn)資源高效利用國家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽550025）

磷礦是不可替代的非金屬礦產(chǎn)資源，廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域，主要用于制備磷肥［1］。 磷礦資源成為關(guān)系我國糧食安全、國家穩(wěn)定的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。 我國磷礦資源豐富，但貧礦多、富礦少，P2O5平均品位只有17%左右［2］，是世界上磷礦石平均品位最低的國家之一。 浮選對(duì)于中低品位磷礦選礦而言經(jīng)濟(jì)、高效［3］，是提高磷礦品位和磷礦利用率的有效方法［4-5］。

磷礦在浮選過程中需要消耗大量水資源［6-7］，磷礦石性質(zhì)及浮選過程中添加的藥劑致使磷礦浮選廢水成分復(fù)雜，含有大量礦物無機(jī)離子及有機(jī)組分［8-9］。為了減少成本和節(jié)約水資源，浮選廢水需要循環(huán)使用。隨著廢水循環(huán)使用次數(shù)增加，有害物質(zhì)不斷累積，會(huì)致使浮選指標(biāo)下降，降低了磷礦石的利用率［6］。 為了減少廢水中復(fù)雜成分對(duì)浮選的影響，需要對(duì)浮選廢水進(jìn)行處理后再進(jìn)行回用。

本文開展了回水中無機(jī)離子對(duì)磷礦正反浮選的影響研究，以便更好地了解回用廢水中對(duì)磷礦浮選產(chǎn)生影響的主要無機(jī)離子，為選礦廢水處理與回用提供指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 礦石性質(zhì)

試驗(yàn)所用礦樣取自貴州某磷礦，原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。 原礦中主要有用礦物為氟磷灰石，主要脈石礦物為石英、白云石等，且脈石礦物中石英和白云石含量較高，礦石為典型的中低品位硅鈣質(zhì)磷礦。

表1 原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）/%

1.2 試驗(yàn)藥劑和設(shè)備

試驗(yàn)所用藥劑YS1為磷礦正浮選脂肪酸類捕收劑，WOS2為磷礦反浮選脂肪酸類捕收劑；無水氯化鈣、氯化鎂、無水硫酸鈉、磷酸二氫鉀、氟化鈉、氫氧化鈉、硫酸均為分析純。 試驗(yàn)用水采用實(shí)驗(yàn)室自制超純水。 試驗(yàn)所用設(shè)備包括XFD1.0L 實(shí)驗(yàn)室單槽浮選機(jī)、球磨機(jī)（XMQ-Φ240×90）、 電子天平（FA1004）、101-4電熱鼓風(fēng)干燥箱。

1.3 試驗(yàn)方法

磷礦浮選試驗(yàn)采用一段正浮選一段反浮選流程（如圖1 所示）。 浮選用水水質(zhì)對(duì)礦物浮選有很大影響，本文以實(shí)際磷礦正浮選和反浮選廢水水質(zhì)為基礎(chǔ)，通過往清水中添加不同濃度的影響離子配置模擬廢水，考察Ca2+、Mg2+、SO42-、PO43-、F-等離子對(duì)磷礦正反浮選的影響。

圖1 浮選流程

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 鈣離子對(duì)磷礦浮選指標(biāo)的影響

向礦漿中添加氯化鈣溶液，按圖1 所示流程考察不同鈣離子濃度對(duì)磷礦正反浮選的影響，結(jié)果如圖2所示。 由圖2 可知，隨著鈣離子濃度增加，磷礦正浮選精礦P2O5品位逐漸降低，精礦P2O5回收率逐漸降低且降低趨勢明顯；磷礦反浮選精礦P2O5品位和回收率均呈降低趨勢。 鈣離子對(duì)磷礦正浮選回收率影響嚴(yán)重，主要是因?yàn)殁}離子會(huì)與捕收劑中的脂肪酸根反應(yīng)生成沉淀，消耗捕收劑的同時(shí)還會(huì)使捕收劑的捕收性和選擇性降低。 相對(duì)于正浮選，鈣離子對(duì)磷礦反浮選回收率影響減小，但會(huì)影響反浮選磷礦品位，是因?yàn)榉锤∵x溶液中硫酸根離子濃度較高，鈣離子容易與硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀附著在磷礦表面，使原本被抑制的磷礦表面變得疏水，提高了磷礦的可浮性，同時(shí)降低了捕收劑的選擇性，使磷礦隨白云石能一起被選出。

2.2 鎂離子對(duì)磷礦浮選指標(biāo)的影響

鎂離子對(duì)磷礦正反浮選的影響如圖3 所示。 由圖3可知，隨著鎂離子濃度增加，磷礦正浮選精礦P2O5品位逐漸降低，精礦P2O5回收率逐漸降低且降低趨勢明顯；磷礦反浮選精礦P2O5品位呈降低趨勢。 鎂離子對(duì)磷礦正浮選回收率影響嚴(yán)重，主要是因?yàn)殒V離子會(huì)與

圖2 Ca2+對(duì)磷礦正反浮選的影響

圖3 Mg2+對(duì)磷礦正反浮選的影響

捕收劑中的脂肪酸根反應(yīng)生成沉淀，消耗捕收劑的同時(shí)還會(huì)使捕收劑的捕收性和選擇性降低。 酸性條件下鎂離子會(huì)與硫酸根離子反應(yīng)生成沉淀附著在磷礦表面，使磷礦表面變得疏水，可浮性提高。

2.3 磷酸根離子對(duì)磷礦浮選指標(biāo)的影響

向礦漿中添加磷酸二氫鉀溶液，使正浮選礦漿中磷酸根離子濃度分別為0 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L，反浮選礦漿中磷酸根離子濃度分別為0 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、1 200 mg/L、1 600 mg/L，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行浮選，磷酸根離子對(duì)磷礦正反浮選的影響結(jié)果如圖4 所示。 由圖4 可知，隨著磷酸根離子濃度增加，磷礦正浮選精礦P2O5回收率逐漸降低且降低趨勢明顯，精礦P2O5品位變化不大；磷礦反浮選精礦P2O5品位降低，回收率變化不大。 磷酸根離子對(duì)磷礦正浮選回收率影響嚴(yán)重，主要是因?yàn)榱姿岣x子作為磷礦的定位離子，會(huì)抑制捕收劑與磷礦反應(yīng)，使磷礦的可浮性降低。

圖4 對(duì)磷礦正反浮選的影響

2.4 硫酸根離子對(duì)磷礦浮選指標(biāo)的影響

向礦漿中添加硫酸鈉溶液，使正浮選礦漿中硫酸根離子濃度分別為0 mg/L、300 mg/L、600 mg/L、900 mg/L、1 200 mg/L；在扣除作為pH 值調(diào)整劑和碳酸鹽類抑制劑所用硫酸濃度的基礎(chǔ)上，向礦漿中添加硫酸鈉溶液，使得反浮選礦漿中硫酸根離子濃度分別為0 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、1 200 mg/L、1 600 mg/L；

圖5 對(duì)磷礦正反浮選的影響

在此基礎(chǔ)上進(jìn)行浮選，硫酸根離子對(duì)磷礦正反浮選的影響如圖5 所示。由圖5 可知，隨著硫酸根離子濃度增加，磷礦正浮選精礦P2O5回收率逐漸降低，品位變化不大；磷礦反浮選精礦P2O5品位和回收率均呈降低趨勢。 磷礦反浮選溶液中硫酸根離子濃度較高，硫酸根離子易與礦漿中的鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀附著在磷礦表面，提高磷礦可浮性，同時(shí)降低捕收劑的選擇性。

2.5 氟離子對(duì)磷礦浮選指標(biāo)的影響

氟離子對(duì)磷礦正反浮選的影響如圖6 所示。 由圖6 可知，隨著氟離子濃度增加，磷礦正浮選精礦P2O5回收率先降低后趨于平緩，精礦P2O5品位變化不大；磷礦反浮選精礦P2O5的品位和回收率均變化不大。 氟離子對(duì)磷礦正反浮選影響較小。

圖6 F-對(duì)磷礦正反浮選的影響

3 結(jié) 論

1） Ca2+、Mg2+和對(duì)磷礦正浮選影響較大，Ca2+、Mg2+和對(duì)磷礦反浮選影響較大，F(xiàn)-對(duì)磷礦正反浮選影響較小。

2） Ca2+和Mg2+會(huì)沉淀捕收劑，使磷礦正、反浮選精礦P2O5品位和回收率大幅度降低；堿性條件下會(huì)抑制磷礦與正浮選捕收劑作用，酸性條件下容易與鈣離子反應(yīng)生成硫酸鈣沉淀附著在磷礦表面，影響磷礦反浮選，F(xiàn)-對(duì)磷礦正反浮選影響較小。浮選廢水不經(jīng)處理直接回用于浮選會(huì)使精礦P2O5品位和回收率降低，所以浮選廢水回用前要先進(jìn)行處理。