罗王艳，周骏宏，郭泽华

（黔南民族师范学院 磷化工重点实验室，贵州 都匀 558000）

我国磷矿资源虽然丰富，但磷矿品位并不高，平均w（P2O5）为17%左右［1-2］，且多为中低品位微细粒嵌布［3］的胶磷矿，即为呈胶态形式存在的磷灰石［4］，脉石矿物一般主要是白云石、石英［5］，其次为黏土矿物、绢云母、方解石、斜长石［6］等。目前浮选仍然是分离目标矿物和脉石矿物的主流手段，但也存在选别难度大、富集成本高［7］等问题，特别是石英含量较高的硅钙质磷矿浮选的难度大于钙镁质磷矿［8］。浮选方式包括正浮选、反浮选及组合浮选，区别在于目标矿物胶磷矿是随泡沫浮出还是保留在槽内。浮选方式的选择主要取决于浮选药剂的组成，磷矿浮选药剂一般包括捕收剂、起泡剂、调整剂（包括抑制剂、活化剂、介质调整剂）、絮凝剂［9］等，其中对磷矿浮选影响最大的是捕收剂和抑制剂。磷矿浮选最常用的捕收剂是脂肪酸类阴离子捕收剂，但这种捕收剂存在溶解度低、选择性差、耐硬水性差等不足［10］。因此，加强对新捕收剂、抑制剂的研究［11］具有重要意义。

三聚磷酸钠是一种具有较强表面活性、分散能力、螯合能力、pH 缓冲能力的无机化合物，主要用于合成洗涤剂，可以促进洗涤剂中表面活性剂功效发挥并有助洗作用［12-14］。虽然鲜见三聚磷酸钠应用于浮选的报道，但考虑到其特性，有望对浮选效果起到一定改善作用。为此，实验采用油酸钠和三聚磷酸钠组成二元体系，用单因素法研究三聚磷酸钠作为抑制剂对磷矿浮选的影响及抑制效果。

1 实验方法

1.1 矿样性质

磷矿取自贵州瓮安及四川会东，此两种磷矿的化学组成见表1。

表1 磷矿主要成分分析 %

由表1 可知，两种磷矿具有较高的石英成分。其中四川会东磷矿的w（SiO2）高达44.4%，贵州瓮安磷矿的w（SiO2）高达24.1%。贵州瓮安磷矿物相分析结果见图1。

图1 贵州瓮安磷矿XRD谱图

从图1 可知，贵州瓮安磷矿XRD 图谱上最强峰位于2θ=31.99°处，d=2.795 nm，I=474 s-1，对应的是磷灰石（Ca5（PO4）3F），次强峰位于2θ=26.65°处，d=3.34 nm，I=431 s-1，对应的是石英，该磷矿属于高石英含量的磷矿。

1.2 浮选药剂及仪器

药剂：油酸钠（C17H33CO2Na），三聚磷酸钠（Na5P3O10），氢氧化钠，均为分析纯。

仪器：单槽浮选机，型号XFDIV0.5，转速为1 992 r/min。

1.3 实验方法

在干净的烧杯中加入去离子水200 mL，然后加入抑制剂溶解，再加入油酸钠0.14 g，用NaOH溶液调节pH，最后加入实验矿物10 g，搅拌后倒入单槽浮选机中进行浮选，泡沫产品及槽内产品分别抽滤、干燥、检测。

2 实验结果及讨论

2.1 无抑制剂时的浮选

浮选效果除了与药剂种类、药剂浓度、固液比有关外，还与pH 有密切关系。由于油酸钠本身呈现一定的碱性，质量分数为1%的三聚磷酸钠水溶液的pH 约为10，为了消除pH 变化对浮选的干扰，并掌握单独油酸钠存在时矿物浮选与pH 的关系，先进行了不加入三聚磷酸钠的浮选实验。

取一定量的油酸钠于去离子水中溶解配制成一定浓度油酸钠溶液，分别对石英、精矿、尾矿、白云石进行浮选，并用氢氧化钠调整pH，探究单一矿物在不同pH条件下的上浮效果，实验结果见图2。

图2 石英、精矿、尾矿、白云石在不同pH下的上浮率

实验结果表明，代表磷矿中各种矿物组成的单一矿物在油酸钠的作用下表现差异很大，并且受pH 的影响也各不相同。在pH 等于7 时，白云石上浮率最高，达62%，此后随着pH 升高，白云石的上浮率逐渐下降，到pH为10时甚至下降到零。石英的上浮率类似于白云石，不过变化平缓，在pH等于7 时，上浮率为38.9%，到pH 为9 时降为27.7%。而精矿的上浮率刚好相反，在pH为7时上浮率为3.8%，随着pH的上升其上浮率反而慢慢升高，到pH 为10 时上浮率为23.3%。据此，可以选择适合的pH条件选择性分离矿物。

2.2 有抑制剂时的浮选

2.2.1 对单一矿物的浮选

为了研究三聚磷酸钠作为新无机抑制剂对磷矿中各种矿石组分的抑制效果，在油酸钠用量不变条件下，在25 ℃下进行单次浮选实验，浮选时间10 min，分别考察三聚磷酸钠加入量为0、0.45、0.90、1.35 g时对各种矿的影响，结果如图3所示。

由图3可知，单一矿物上浮率受三聚磷酸钠的影响各不相同。石英、白云石的上浮率通常较高，而且随着抑制剂三聚磷酸钠的加入量增加其上浮率呈增加趋势（略有波动）。方解石在单独油酸钠存在时上浮率为零，而加入抑制剂三聚磷酸钠后，上浮率增幅最大。磷精矿（w（P2O5）为31.5%）的上浮率刚好相反，不加抑制剂前上浮率为14.5%，抑制剂加入量为0.45 g时上浮率下降到0，增加抑制剂用量到0.90 g后上浮率回升到5.6%，抑制剂用量增加到1.35 g时上浮率升到8.1%。总体来说，三聚磷酸钠对磷精矿具有明显的抑制上浮作用，而对石英及白云石不具抑制作用反而是增效作用。

图3 单一组成矿物在三聚磷酸钠作用下的上浮率

2.2.2 对实际磷矿的浮选实验

以上实验采用简化及理想化的方式，用单一矿物进行实验，但是实际的情况可能更加复杂，为了验证上述实验结果，需要继续采用实际的磷矿石进行相同的实验。据此，采用来自贵州瓮安及四川会东的2种磷矿进行相同条件的浮选实验，结果见表2。

表2 三聚磷酸钠对实际磷矿浮选的影响

由表2 可知，在没有加入抑制剂三聚磷酸钠，仅有油酸钠的情况下，浮选得到的泡沫产品和槽内产品的五氧化二磷含量差异非常小，也就是说，光靠油酸钠，对该种磷矿基本没有分离效果。加入三聚磷酸钠抑制剂1.35 g后，分离效果非常明显，泡沫产品中w（P2O5）下降到12.20%（贵州瓮安）、15.23%（四川会东），而槽内产品w（P2O5）上升到19.04%（贵州瓮安）、24.65%（四川会东），说明三聚磷酸钠对实际矿物的抑制效果稳定，可实现矿物的选择性分离。

3 结论

（1）三聚磷酸钠具有优良的表面活性及分散能力，并具有将溶液pH 维持在8 ～10 的良好缓冲能力，加上独具的螯合能力和协同作用，使其具有改变固体颗粒表面性质的效能，适合碱性条件浮选体系的组分抑制。

（2）单一矿物石英、白云石、磷精矿在单组分的油酸钠浮选体系中，随着溶液pH 的变化，其上浮率变化趋势差异较大，白云石及石英在pH 升高时上浮率下降，磷精矿在pH 升高时上浮率上升，反映了不同矿物在油酸钠形成的微泡沫体系中具有不同的颗粒表面特性。

（3）三聚磷酸钠作为浮选抑制剂能选择性地抑制磷精矿颗粒在微泡沫体系中的上浮而不影响石英及白云石的正常上浮，从而实现浮选分离。在实验条件下（常温、10 min、单次），原矿w（P2O5）19.6%，一次性反浮选后得到精矿w（P2O5）24.65%、泡沫产品w（P2O5）15.23%，浮选分离效果明显，远远优于无抑制剂三聚磷酸钠的对照结果，说明三聚磷酸钠作为高硅磷矿浮选的无机抑制剂具有较好的应用前景和研究价值。