膠磷礦選礦回水處理及應(yīng)用研究

鄭光明，孫樺林，沈維云，李 防，高先紅，曾慶林

（1.湖北興發(fā)化工集團(tuán)股份有限公司，湖北 興山 443700；2.宜都興發(fā)化工有限公司，湖北 宜都 443300）

目前，用于膠磷礦浮選的捕收劑大多以混合脂肪酸為主要原料加以生產(chǎn)［1-2］。該藥劑在常溫高濃度下以固態(tài)形式存在，使用時(shí)需利用清水將其配制為低濃度溶液。若能實(shí)現(xiàn)利用浮選回水代替清水配制捕收劑，不僅有一定經(jīng)濟(jì)效益，更可顯著改變選礦體系的水平衡，提升園區(qū)消納高磷廢水的能力，為園區(qū)水平衡及降本增效提供助力。

膠磷礦浮選需要大量水資源［3-4］，由于磷礦石性質(zhì)以及多種浮選藥劑的添加，浮選回水成分復(fù)雜，含有大量有機(jī)物和無(wú)機(jī)礦物離子［5-7］，若直接用于捕收劑的配制，對(duì)其性能影響較大。為此，筆者針對(duì)磷礦單一反浮選回水加以研究，在驗(yàn)證主要雜質(zhì)離子及pH的影響情況后，采用合適的處理方案處理，并利用處理得到的回水代替清水配制捕收劑，可達(dá)到同樣的選礦指標(biāo)。

1 原礦性質(zhì)和試驗(yàn)方法

1.1 原礦性質(zhì)

試驗(yàn)所用原礦化學(xué)多元素分析結(jié)果見表1。

表1 原礦主要化學(xué)成分 %

礦石為鈣質(zhì)磷塊巖，利用脂肪酸類捕收劑脫除含鎂碳酸鹽便可得到最終精礦。以此礦來(lái)驗(yàn)證所配XFP-01捕收劑（脂肪酸類捕收劑）的分選性能。

宜昌某磷礦選礦廠浮選回水水質(zhì)分析結(jié)果見表2。

表2 浮選回水水質(zhì)分析結(jié)果

由表2數(shù)據(jù)可以看出，針對(duì)該車間回水，主要考察的影響離子包括鈣、鎂、磷酸根、氟離子等。

1.2 試驗(yàn)方法

（1）利用清水在不同雜質(zhì)、不同濃度、不同pH條件下模擬選礦回水，進(jìn)行XFP-01捕收劑的配制，隨后利用所得藥劑進(jìn)行浮選驗(yàn)證試驗(yàn)，考察主要雜質(zhì)離子及pH對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響程度。

（2）結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)選礦車間回水，利用氫氧化鈉加以處理，固液分離后，取清液配制XFP-01捕收劑，隨后進(jìn)行浮選驗(yàn)證試驗(yàn)，同時(shí)與清水配藥試驗(yàn)結(jié)果加以對(duì)比。

驗(yàn)證試驗(yàn)浮選流程見圖1。

圖1 驗(yàn)證試驗(yàn)浮選流程

驗(yàn)證試驗(yàn)主要考察所配藥劑的起泡性能和分選指標(biāo)（以精礦w（MgO）低于0.8%為考察標(biāo)準(zhǔn)）。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 雜質(zhì)離子及pH影響試驗(yàn)

在圖1所示浮選條件下，分別探究鎂離子、鈣離子、磷酸根離子、氟離子及pH對(duì)XFP-01捕收劑分選效果的影響。

2.1.1 Mg2+的影響

磷礦浮選捕收劑大多以混合脂肪酸為原料加以生產(chǎn)，XFP-01捕收劑也不例外，當(dāng)水中Mg2+含量高時(shí)，可與脂肪酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，干擾捕收劑與目的礦物的結(jié)合，降低藥劑效果，惡化分選指標(biāo)。

試驗(yàn)利用氯化鎂配制w（Mg2+）50、100、150、200 mg/kg的模擬回水，用于捕收劑XFP-01的配制，并驗(yàn)證Mg2+對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 鎂離子對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響

表3試驗(yàn)結(jié)果表明，鎂離子對(duì)XFP-01捕收劑分選性能帶來(lái)較大影響。精礦MgO含量隨模擬回水中Mg2+含量的增加而增加，在模擬回水w（Mg2+）為150 mg/kg時(shí)，精礦MgO含量便幾乎無(wú)法達(dá)標(biāo)，且進(jìn)行藥劑配制時(shí)，可明顯看到難溶沉淀物生成，藥劑呈糊狀，捕收劑起泡性嚴(yán)重下降。在回水處理時(shí)，需優(yōu)先考慮鎂離子的脫除。

2.1.2 Ca2+的影響

Ca2+對(duì)捕收劑XFP-01的影響與Mg2+基本相同，進(jìn)行配藥時(shí)同樣會(huì)與脂肪酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，影響藥劑效果。

試驗(yàn)利用氯化鈣配制w（Ca2+）300、450、600、750 mg/kg的模擬回水，用于捕收劑XFP-01的配制，并驗(yàn)證Ca2+對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

表4 鈣離子對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響

表4試驗(yàn)結(jié)果表明，精礦w（MgO）隨著模擬回水Ca2+含量的增加而增加，但相比鎂離子影響更小一些，在w（Ca2+）大于450 mg/kg時(shí)，精礦指標(biāo)不達(dá)標(biāo)。試驗(yàn)時(shí)同樣發(fā)現(xiàn)所配捕收劑產(chǎn)生較多沉淀物，呈糊狀，起泡性能下降。在進(jìn)行回水處理時(shí)，也需考慮對(duì)鈣離子的脫除。

2.1.3 F-的影響

試驗(yàn)利用氟化鈉配制w（F-）300、600、1 200、3 000 mg/kg的模擬回水，用于捕收劑XFP-01的配制，并驗(yàn)證F-對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 氟離子對(duì)XFP-01捕收劑分選性能的影響

表5試驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)-對(duì)捕收劑的危害較小，在模擬回水w（F-）3 000 mg/kg的條件下，藥劑分選效果仍未產(chǎn)生明顯變化，且未出現(xiàn)藥劑起泡性能降低的現(xiàn)象。在回水處理中，可暫不考慮F-的影響。

2.1.4 總磷的影響

試驗(yàn)還通過(guò)添加磷酸氫鹽、磷酸二氫鹽、磷酸鹽考查總磷對(duì)捕收劑分選性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，回水中總磷對(duì)精礦指標(biāo)及泡沫現(xiàn)象均無(wú)明顯影響，回水處理時(shí)可不考慮。

2.1.5 pH的影響

試驗(yàn)利用磷酸配制pH為4、5、6、7的模擬回水，進(jìn)行捕收劑XFP-01的配制，觀察所配捕收劑狀態(tài)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在模擬回水pH低于6時(shí)，所配捕收劑液面漂浮一層油狀物，無(wú)法完全溶解，藥劑分選效果極差。究其原因，在生產(chǎn)脂肪酸類捕收劑時(shí)，需將脂肪酸進(jìn)行皂化得到脂肪酸皂，在酸性環(huán)境下，所得到的脂肪酸皂會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成脂肪酸，使捕收劑溶解分散性能下降，分選性能降低。

2.1.6 試驗(yàn)小結(jié)

依據(jù)雜質(zhì)離子及pH影響試驗(yàn)研究結(jié)果，回水中所含鎂離子、鈣離子是主要危害離子，當(dāng)w（Mg2+）超過(guò)150 mg/kg、w（Ca2+）超過(guò)450 mg/kg時(shí)，因鎂離子、鈣離子與脂肪酸鹽發(fā)生反應(yīng)形成沉淀，使得所配捕收劑呈現(xiàn)糊狀，起泡性能和分選性能下降；當(dāng)pH小于6時(shí)，脂肪酸皂將發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸，影響捕收劑的溶解分散性能，進(jìn)而影響藥劑效果。因此在進(jìn)行回水處理時(shí)，需優(yōu)先考慮去除鎂離子、鈣離子，同時(shí)將回水調(diào)整至堿性環(huán)境。

2.2 回水處理試驗(yàn)

采用氫氧化鈉處理回水，具體操作為：加入適量氫氧化鈉調(diào)整回水pH至堿性，攪拌5 min后得反應(yīng)漿液，沉淀鈣離子、鎂離子，固液分離后，分析清液鈣離子、鎂離子含量，同時(shí)利用清液進(jìn)行捕收劑配制，按圖1所示浮選流程進(jìn)行浮選驗(yàn)證試驗(yàn)。不同處理所得清液鈣離子、鎂離子含量對(duì)比見表6，利用清液配制捕收劑時(shí)的浮選試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表6 不同處理所得清液鈣離子、鎂離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH對(duì)比

表7 不同處理所得清液配制捕收劑時(shí)的浮選試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)氫氧化鈉處理后，回水中鈣離子、鎂離子含量得到顯著降低，回水也由原先的酸性（pH=4.5）調(diào)整為堿性（pH≥7.5）。處理后回水pH≥8.5時(shí)，用其清液所配制捕收劑浮選所得精礦指標(biāo)滿足生產(chǎn)需求，與清水配藥浮選指標(biāo)（精礦產(chǎn)率60.38%，精礦w（MgO）0.60%，Mg2+脫除率89.79%）差距較小，可實(shí)現(xiàn)代替清水配藥的目的。

3 結(jié)論

（1）試驗(yàn)分析Ca2+、Mg2+、F-、總磷等對(duì)脂肪酸類捕收劑分選性能的影響，證明F-和總磷含量對(duì)脂肪酸類捕收劑性能的影響較小，Mg2+和Ca2+影響最大，與脂肪酸類捕收劑發(fā)生反應(yīng)生成難溶性化合物，降低藥劑起泡性能，破壞藥劑分選性。

（2）采用酸性回水配藥，會(huì)使已皂化的脂肪酸鹽發(fā)生反應(yīng)生成脂肪酸，降低藥劑溶解分散性能，破壞藥劑的分選性。

（3）利用氫氧化鈉對(duì)選礦車間回水進(jìn)行處理，將回水pH調(diào)整到8.5以上后，清液鈣離子、鎂離子含量得到明顯降低。取其清液進(jìn)行捕收劑的配制，捕收劑的起泡性能和分選性能與清水配藥無(wú)異，可實(shí)現(xiàn)代替清水配制脂肪酸類捕收劑的目的。