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胶磷矿约占世界磷矿储量的3/4,随着高品位或易于选别的磷矿资源消耗殆尽,中低品位的胶磷矿将成为开发的主体。磷矿主要的选别方法为浮选,浮选中最常用捕收剂为脂肪酸皂,用脂肪酸皂浮选存在温度偏高,需要加温浮选以及药剂消耗较大的缺点。本文针对这一现实性问题,在前人的研究基础上,进行了脂肪酸氧化工艺的优化改进,得到了活性成分更高的捕收剂深度氧化脂肪酸钠MG-2,并成功用于胶磷矿的常温正浮选,取得了良好的正浮选指标。
以脂肪酸为原料,反应温度为80℃,在紫外光催化的条件下反应5个时间。通过对药剂合成工艺的优化,探索出了最佳的合成工艺:NaClO3的氧化效果最好:氧化剂NaClO3最佳用量为脂肪酸质量的15％;添加乳化剂对于脂肪酸的氧化有很好的促进作用,产物的PV值提高15个meq/kg,乳化剂OP-10的最佳用量为脂肪酸质量的0.1％;HCl滴加时间为1.5小时,产物的PV值最高。对药剂合成的原料及产物进行了红外光谱研究,发现合成产物MG-2,在843cm-1处出现了新的伸缩振动峰,该处为-OOH的伸缩振动,这说明进行氧化处理后的脂肪酸生成的是α-过氧羟基脂肪酸。用MG-2和NaOL进行单矿物浮选实验发现,浮选药剂浓度C≤5×10-5 mol/L时,相对于NaOL,MG-2对磷的回收率高10％以上;MG-2的耐低温性能更好,浮选温度低于25℃时,MG-2对磷的回收率比NaOL高十几个百分点。
将MG-2与NaOL进行了实际矿物浮选对比实验,通过药剂用量和浮选温度实验,结果表明,MG-2有更强的捕收能力和更好的耐低温性能。用MG-2对湖北省某硅-钙质胶磷矿进行系统的正浮选实验,闭路试验表明,当精矿产率为53.79％左右时,精矿的P2O5含量达29.36％,尾矿X1的P2O5含量为3.58％,X2的P2O5含量为7.00％,合并总尾矿P2O5含量为4.70％,磷回收率为86.6％的,取得了很好的指标。
对磷灰石纯矿物与药剂作用前后的红外光谱研究发现,MG-2与磷灰石作用的有效成份与NaOL一致,都是羧酸根离子,与磷灰石纯矿物表面钙离子发生了化学吸附,生成了难溶的羧酸钙。单矿物吸附量实验表明,随着药剂浓度的增大,矿物表面对药剂的吸附一直呈正比例增大,而回收率却是呈现先增大后平缓的趋势。MG-2的临界胶束浓度CMC与PV值之间呈近似的正比例关系,氧化脂肪酸PV值与溶解度S之间存在一定函数关系,药剂的PV值提高,增大了药剂的溶解度,从而提高其浮选时在矿浆中的分散性,因而,MG-2较NaOL有更强的捕收性和更好的耐低温性能;温度从15℃升高到45℃,MG-2和NaOL临界胶束浓度CMC都随温度升高13％左右;单矿物回收率与CMC的关系研究发现,磷回收率随温度的增大的幅度远高于药剂CMC,说明脂肪酸类捕收剂,其浮选指标随温度的提高并非完全源自于药剂的CMC的提高,药剂CMC增大对其指标的改善有部分作用。主要原因可能是温度升高更有利于化学吸附的发生。