改性油酸對(duì)某方解石型螢石礦的浮選試驗(yàn)研究

宋曉明

（西部黃金（克拉瑪依）礦業(yè)科技有限責(zé)任公司 烏魯木齊 830000）

螢石是一種重要的非金屬礦資源，化學(xué)成分為氟化鈣（CaF2）。其用途廣泛，主要應(yīng)用于冶金、化工和建材三大行業(yè)，以及輕工、光學(xué)及半導(dǎo)體制造業(yè)和電子等行業(yè)。

脂肪酸類捕收劑是螢石浮選常用的捕收劑，但此類捕收劑在水中存在溶解度小、分散度差、凝固點(diǎn)高、不耐硬水的問題，低溫時(shí)藥劑消耗量加大，且浮選效果差，一般需要對(duì)礦漿進(jìn)行加溫處理，增加了生產(chǎn)成本，限制了其廣泛應(yīng)用。表面活性劑作為一種優(yōu)良添加劑，能夠明顯改善溶液環(huán)境，起到乳化、分散、增容、潤(rùn)濕、發(fā)泡、消泡等一系列作用，因而越來越受到浮選研究者的重視。我國螢石礦平均品位偏低，礦物組成復(fù)雜，單純用油酸很難選到高品位的螢石精礦。為解決這些問題，人們從藥劑改性和復(fù)配兩個(gè)方面進(jìn)行了研究，并取得一定的成果。本試驗(yàn)以油酸為研究對(duì)象，對(duì)油酸進(jìn)行改性，對(duì)新疆某方解石型螢石礦進(jìn)行浮選試驗(yàn)，尋找最佳改性、復(fù)配條件，并對(duì)其與螢石的作用機(jī)理進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)部分

1.1 原料

試樣取自新疆某方解石型螢石礦，是一個(gè)以變質(zhì)方解石巖為主的巖石，即方解石-螢石型。礦石結(jié)構(gòu)以及礦石礦物組合比較簡(jiǎn)單，包裹體含量少，大部分螢石呈紫色。84%螢石粒度大于0.1mm，多數(shù)以碎粒重結(jié)晶形成的集合體和粗顆粒的形式出現(xiàn)；方解石54%粒度大于0.1mm，形成了碎粒和碎斑兩部分。原礦多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦多元素分析結(jié)果%

原礦多元素分析結(jié)果可知，CaF2品位46.36%，達(dá)到螢石礦床工業(yè)品位，而CaCO3品位42.99%，含量較高。原礦X衍射分析結(jié)果見表2。

表2 原礦X衍射分析結(jié)果%

原礦X 衍射分析結(jié)果表明，選礦目標(biāo)礦物主要為螢石。脈石礦物主要有石英、方解石、斜長(zhǎng)云母。

1.2 試劑

濃硫酸（純度大于98%），分析純；栲膠，分析純；片堿，工業(yè)級(jí)；無水硫酸鈉，分析純；捕收劑為改性油酸。

1.3 改性油酸制備

（1）將一定量油酸放入燒杯中，燒杯放置于水浴鍋內(nèi)，控制水浴溫度保持恒定，將一定量的濃硫酸（質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于98%）慢速滴加到燒杯中，并保持勻速攪拌，待濃硫酸滴加完畢，保持水浴溫度，反應(yīng)0.5-4h，得到酸化產(chǎn)物。

（2）取l0g 的酸化油酸放入燒杯，加入無水硫酸鈉溶液萃取。

（3）萃取后產(chǎn)物緩慢滴加氫氧化鈉溶液，皂化溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為4h。

1.4 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)礦樣屬于礦石嵌布粒度較細(xì)的方解石型螢石礦，采用1 次粗選、5 次精選、2 掃流程。試驗(yàn)流程如圖1。試驗(yàn)粗選溫度定25℃，礦漿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，浮選機(jī)轉(zhuǎn)速為1700r/min，充氣量為200L/h。

圖1 試驗(yàn)流程

2 結(jié)果與討論

濃硫酸可與油酸發(fā)生加成反應(yīng)，生成硫酸化油酸。因硫酸基團(tuán)本身會(huì)與螢石發(fā)生表面作用，所以，硫酸根的引入，使油酸帶有兩個(gè)活性基團(tuán)，擴(kuò)大了藥劑的罩蓋面積，增強(qiáng)礦物表面疏水性，從而提高浮選效果。本試驗(yàn)采用濃硫酸對(duì)油酸進(jìn)行酸化，將從酸化比例（濃硫酸與油酸摩爾比）、酸化溫度、酸化時(shí)間3個(gè)方面進(jìn)行研究，從而找到油酸最佳的酸化條件。

2.1 酸化比例的影響

反應(yīng)溫度為30℃，酸化時(shí)間為2h，改變濃硫酸添加量，用不同反應(yīng)時(shí)間條件下合成的藥劑作為捕收劑，進(jìn)行浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 酸化比例對(duì)試驗(yàn)的影響

由表3 可知，酸化過程中濃硫酸比例越高，螢石浮選回收率越高，說明酸化比例增強(qiáng)了捕收劑對(duì)螢石的捕收性能，但同時(shí)濃硫酸比例增大導(dǎo)致捕收劑對(duì)螢石的選擇性下降，大量方解石也上浮，降低了精礦品位。結(jié)合螢石浮選品位和回收率的要求，將酸化比例定為0.2。

2.2 酸化溫度的影響

酸化時(shí)間為2h，將酸化比例定為0.2，改變酸化溫度，用不同反應(yīng)時(shí)間條件下合成的藥劑作為捕收劑，對(duì)實(shí)際礦物進(jìn)行浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表4。

表4 酸化溫度對(duì)試驗(yàn)的影響

由表4 可知，隨著酸化溫度的升高，螢石的回收率不斷提高，但是當(dāng)酸化溫度大于50℃，浮選精礦中螢石回收率上升平緩，但螢石品位急劇下降，說明大量石英也和螢石一起上浮。所以將最佳酸化溫度定為50℃。

2.3 酸化時(shí)間的影響

將反應(yīng)溫度定為50℃，硫酸/油酸（摩爾比）定為0.2，改變酸化反應(yīng)時(shí)間，用不同反應(yīng)時(shí)間條件合成的藥劑作為捕收劑，對(duì)實(shí)際礦物進(jìn)行浮選試驗(yàn)，結(jié)果見表5。

表5 酸化時(shí)間對(duì)試驗(yàn)的影響

由表5 可知，隨著酸化時(shí)間的增加，螢石回收率不斷上升，但當(dāng)酸化時(shí)間大于2h時(shí)，螢石回收率上升趨于平緩，螢石品位降到98%以下。綜合螢石的品位以及回收率的要求，將最佳酸化時(shí)間定為2h。

綜合上述，試驗(yàn)結(jié)果確定酸化最佳工藝條件：反應(yīng)時(shí)間2h，酸化比例0.2，反應(yīng)溫度50℃。

3 結(jié)論

（1）在方解石為主要脈石礦物的螢石礦浮選中，油酸酸化比例（濃硫酸與油酸摩爾比）為0.2、酸化溫度為50℃、酸化時(shí)間為2h時(shí)，螢石浮選效果最好。

（2）在常溫25℃下，采用1粗5精2掃開路流程，可得到CaF2品位為98.8%，回收率為97.1%高品級(jí)螢石精礦。