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硅质磷矿石的阴离子和阳离子浮选比较

Al-Thyabat Salah ^a*, Yoon Roe-Hoan ^b, Shin Dongcheol ^b

摘要：

对含泥（-150 53mg）约旦含硅磷酸盐在高100厘米，直径5厘米的实验浮选槽内进行了浮选性能评估。阴离子浮选过程中使用的捕收剂是油酸钠，同时醋酸铵（AEROMINE31000被用于阳离子浮选。在不同的捕收剂剂量，充气量，和起泡剂浓度浮选过程比较表明，在阳离子和阴离子浮选之间性能差的最大值用这些浮选参数获得：30times;10 -6mg/L）起泡剂浓度，250 g/t捕收剂浓度，和3.4cm/s充气速度。在这些操作条件下胺（阳离子）浮选得到高7％的浮选回收率，高6％的纯净浓缩物等级，和高出6%的去除二氧化硅的效率。

关键词：阴离子浮选，阳离子浮选，硅质磷矿石，约旦磷矿

1. 序言

磷矿是磷的不可再生来源，化肥行业的主要成分。约旦是已探明超过7亿吨磷矿石量的重要代表之一。大多数这些磷矿沉积成因使其二氧化硅成为主要的杂质之一。

从脉石分离的磷酸盐是化肥生产中的一种必需品。磷酸盐需要至少提升到65％三系磷酸钙（TCP）同时CaO / P₂0₅比率小于1.6，MgO含量小于1％[11]。

这些要求可以通过使用不同的方法达到，如浮选，浸出和分类磷矿。浮选是最普遍的做法，目前超过一半的世界磷酸盐产量都由这个过程得到[2-7]。

双浮选“Crago工艺”是用于处理含硅磷酸盐的标准浮选法。在这个过程中的磷酸盐首先是通过在碱性介质（pH为8.5-9）阴离子捕收剂（脂肪酸）浮选。在这个阶段约30％~40％的硅石与磷酸浮出。然后该浓缩物用硫酸脱油去除磷酸盐细粒中的捕收剂，之后再在中性环境下重新浮选以除去二氧化硅[8-101。

约旦磷酸盐是在碱性pH（8.5-9）下用妥尔油作为磷酸盐捕收剂和硅酸钠作为二氧化硅抑制剂单级浮动。约旦磷酸盐的无胺（阳离子）浮选文献曾发表过[11，121。

磷酸盐阴离子浮选没有选择性。这可能是由于二氧化硅从由解离的磷酸盐晶格产生或与所述处理水进行中的钙离子活化有关。另外，在磷酸盐浮选中使用的捕收剂浓度（2-3kg/t）下阴离子油酸盐离子和带负电荷的磷酸颗粒之间的主要相互作用是一种非选择性的物理吸附或本体沉淀[13,141。

在另一方面，在二氧化硅首先浮出的磷酸盐胺浮选（反浮选）是更有选择性。这可能是由于带正电荷的胺胶体和带负电的二氧化硅粒子之间的强烈的静电相互作用。然而，胺的成本和消耗，降低该方法的吸引力[8,9,15,16].

阴离子 - 阳离子浮选方法的组合开发以取代传统的Crago工艺。例如，Zhang等人建议用于佛罗里达磷酸盐的胺 - 脂肪酸双浮选过程，在这个过程中利用脂肪酸浮选出磷酸盐后，胺第一次被使用在中性pH环境下浮出二氧化硅。作者报道反Crago（胺fattyacid）浮选是更有效的，并具有以下的经济效益：1）减少总试剂消耗和成本; 2）改进浮选回收率（2％-5％）； 3）减少调节器的数量（在胺浮选中不需要调节。胺易吸附到二氧化硅，所以它对泥沙的存在很敏感）； 4）清除酸循环等，5）减少设备尺寸（胺浮选是没有必要把精粗选分开）。

据张等人的研究报告，可以通过采用以下方法减少胺对泥沙的灵敏度：1）添加聚合物（分散剂）到浮选原料和水中； 2）胺阶段性添加；3）连续地添加胺。

使用机械浮选槽比较阴离子和阳离子的浮选性能的大量工作已经完成。看来，一些研究人员在浮选机上都进行了阴离子和阳离子浮选之间的比较

因此，这项工作的范围是进行阴离子和阳离子浮选之间的比较。该比较用一个实验室规模的间歇塔浮选槽，各级气体流速，起泡剂浓度，和捕收剂量下进行。

1. 实验

Jordanian含硅磷酸盐与等量1000克PIOO用湿式球磨机磨20分钟。然后湿筛获取粒度范围-150 53pm的颗粒用于这项工作。以前的研究表明，在这个尺寸范围磷酸盐粒子易与泥沙分开（细颗粒），其影响浮选性能，除去泥沙浮选是在一种高100厘米，直径5厘米的丙烯酸间歇浮选槽内进行的。磷酸盐调节和浮选参数示于在所有实验中，表1中蒸馏水和所使用的所有化学物质均为试剂级。浮选试验均重复进行，并记录平均精矿品位（％TCP）和二氧化硅去除率（酸中不溶（硅）。

调节参数 浮选参数

表1 浮选和调节参数.

1. 结果

浮选结果见表2，结果为在相同条件下得出的胺与油酸的累积量。磷酸(TCP）的回收率和二氧化硅去除率的用式（l）和（2）算出。

（l）

（2）

油酸酯和胺浮选是根据以下方案进行比较。首先，比较在三个级别起泡剂浓度（10times;10 -6，20times;10 -6，30times;10 -6（mg/l））中的一个恒定捕收剂浓度和充气速度下进行。在第二个方案中，浮选在三个水平，同时起泡剂浓度和捕收剂浓度保持恒定充气速度（2.6，3.4，4.3cm/s）的进行比较。在最后的情况下，比较在以恒定的起泡剂的浓度和表观气体速度三级集电极浓度的（250，500750g/t）制成。这些比较的结果在下面的部分中给出。

3.1 起泡剂浓度影响

图1a示出了阳离子浮选结果具有比阴离子浮选回收率高;阴离子和阳离子浮选回收率与起泡剂浓度的增加有关。增加起泡剂浓度减小气泡尺寸，这增加了可用于气泡 - 颗粒附着的气相。更高起泡剂浓度也增加水中的气泡，这可能增加出现在浓缩物中固体量的浮出。

精矿品位（％TCP）与阳离子和阴离子起泡剂浓度增加而增加。阴离子浮选回收率比用更高的速率的阳离子浮选（图1b）更高。这表明，在低起泡剂浓度，胺（阳离子）浮选是更有选择性，与油酸酯浮选的差异是明显的。

图1 C显示胺浮选是朝着去除二氧化硅更有选择性。该图还显示增加起泡剂浓度不显著影响二氧化硅去除的百分比。

在上述比较中使用的捕收剂浓度（250g/t，或63mg/l）明显高于以形成磷灰石表面[Ⅰ]在油酸钠单层所需的最大捕收剂浓度高六倍。这可能是因为当油酸钠用作捕收剂的低浮选级的原因;油酸钙的非选择性发生在沉淀的磷灰石和二氧化硅粒子两者之间。对于阳离子和阴离子浮选获得的低回收率可能是由于低捕收剂浓度造成。

在前面的操作条件30times;10 -6（mg/l）起泡剂浓度产生氨基和油酸浮选过程中为最佳浮选性能。阴离子和阳离子浮选之间的比较表明，胺（阳离子）浮选具有高7％浮选回收率，有更好6％的精矿品位，并且是高6％的去除二氧化硅效率。

图1 阴离子和阳离子浮选（a）起泡剂浓度对TCP回收率的影响; （b）TCP（级）; （c）二氧化硅去除率。 149

图2 阴离子和阳离子浮选充气速度的影响：（a）％的TCP（b）％的TCP（级）：（C）XAI去除。

图2 阴离子和阳离子浮选（a）TCP％回收捕收剂浓度图3.影响; （b）9CP（级）：（C）XAI去除。

3.2 充气速度的影响

如示图2a，捕收剂浓度250g/t，较低的起泡剂浓度（20times;10 -6），随着充气速度增加，P205回收率增长。这既是油酸浮选也是胺浮选。而从阴离子浮选回收率提高到一个最大值，即饱和水平阳离子浮选回收率成倍增加，这也可能是在胺浮选的情况下颗粒附着的表现，因为增加强气泡产生湍流和剪切力可能导致捕收剂收剂胶体从磷灰石和二氧化硅颗粒解吸。

图2b表示出来自两个胺和油酸浮选精矿品位随着充气速度增加被显著增加。这意味着，由于正浮选，可以从增加的气体速度降低粒子夹带和增加出现在浓缩物粒子的比例来增加湍流。

另一方面，从图2c看出的二氧化硅去除线性降低随着充气速度增加，这是阴离子和阳离子正浮选。然而，由于弱泡沫粒子附着了较大的阴离子，相比减少阳离子（胺）的浮选。

在4.3cm/s的表观气速，250g/t的捕收剂浓度，和20ppm的起泡剂浓度，胺浮选得到高8％的回收率。此外，胺浓缩物纯净物高6％，二氧化硅去除率高9％的效率。

3.3 捕收剂的影响

增加捕收剂浓度（图3a）胺和油酸浮选过程中引起的浮选回收率的线性增加。然而，阴离子浮选过程中浮选回收率对捕收剂浓度更敏感，这可能是由于增加的油酸钙沉淀的原因。

图3b显示出了阳离子和阴离子浮选精矿品位与捕收剂浓度成线性增加。另一方面，二氧化硅去除率与捕收剂浓度（图3c）线性降低。阳离子浮选过程中二氧化硅除去率的降低，可能是由于胺胶体不足，需要更高的胺浓度才能形成。

具有800 GLT（200mg/l），20times;10 -6一个起泡剂浓度和3.4cm/s的充气速度的捕收剂浓度得到低6％的回收率，但浓缩物纯净物含量高7％和3％的更有效地除去阳离子浮选过程中二氧化硅。这些结果表明，胺（阳离子）浮选是在较低的胺浓度更有选择性。

1. 结论

1）阴离子粗浮选的最佳操作参数为750g/t捕收剂浓度，20times;10-6起泡剂浓度，和3.4cm/s充气速度。在这些条件下，得到51.23％浮选回收率，66.3％精矿品位，和80％的二氧化硅去除率。另一方面，对于阳离子浮选最佳浮选参数250g/t标准捕收剂浓度，30times;10 -6起泡剂浓度，和3.4cm/s表面气体速度。在这些条件下，得到47.31％的浮选回收率，获得69.1％精矿品位，和88.52％的二氧化硅的去除率。

2）阴离子和阳离子浮选之间的比较表明，用下列浮选参数获得阳离子和阴离子浮选之间的最大性能差：30times;10-6（mg/l）起泡剂浓度250g/t集电极浓度和3.4cm/s表面气体速度。在这些操作条件下，胺（阳离子）浮选高出7％的回收率，浓缩物中纯净物含量高6％，和6％的在去除二氧化硅更有效率。

3）充气速度和起泡剂浓度具有两个阴离子和阳离子浮选，这表明，浮选操作参数对两种类型的浮选具有相同的效果。

参考文献：

[1]Sis H, Chander S. Adsorption and contact angle of single and mixed surfactant on apetite surface. Minerals Engineering 2003;16(9):839—48.

121 Abouzeid AM. Physical and thermal treatment of phosphate ores — an overview. International Journal of Minerals Processing 2008;85(4):59—84.

El-Shall H, Zhang P. Abdel Khalek N, El-Mofty S. Beneficiation technology of phosphates: challenges and solutions. Minerals amp; Metallurgical Processing

14) Abdel-Khalek N, Hassan F, Arafa M. Separation of valuable fine phosphate particles from their slimes by column flotation. Separation Science and Technology

Al-Thyabat S. Investigating the effect of some operating parameters on flotation kinetics by neural networks. Advanced Powder Technology 2009;20

16) Hacifazlioglu H, Sutcu

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