深度氧化脂肪酸正浮选胶磷矿及浮选机理研究

摘要

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。

目录

文摘

英文文摘

第1章 文献综述

1.1 磷矿资源概述

1.1.1 磷矿石的分类

1.1.2 世界磷矿资源概述

1.1.3 中国磷矿资源概述

1.2 磷矿选矿技术

1.2.1 破碎磨矿及筛分

1.2.2 擦洗及分级

1.2.3 重介质选矿

1.2.4 磁选

1.2.5 化学浸出

1.2.6 煅烧

1.2.7 电选

1.2.8 浮选

1.3 浮选研究进展

1.3.1 含碳酸盐的沉积型磷矿石浮选研究

1.3.2 浮选工艺

1.3.3 磷矿石浮选药剂

1.4 脂肪酸的改性

1.5.课题研究的目的、内容及意义

1.5.1 研究意义

1.5.2 研究目的

1.5.3 研究内容

第2章 试验材料与研究方法

2.1 试验矿样

2.1.1 磷灰石单矿物的制备与性质

2.1.2 实际矿石的制备及性质

2.2 试验药剂

2.3 试验设备

2.4 试验研究方法

2.4.1 单矿物浮选试验

2.4.2 实际矿物浮选试验

2.4.3 单矿物吸附量的测定

2.4.4 捕收剂PV值测定

第3章 捕收剂的合成及浮选评价

3.1 捕收剂的合成

3.1.1 不同氧化剂对PV值的影响

3.1.2 氧化剂用量对脂肪酸PV值的影响

3.1.3 乳化剂用量对脂肪酸PV值的影响

3.1.4 盐酸溶液滴加时间对脂肪酸PV值的影响

3.2 捕收剂的红外光谱分析

3.3 捕收剂单矿物浮选实验

3.3.1 浮选药剂浓度实验

3.3.2 浮选温度实验

3.4 小结

第4章 MG-2正浮选胶磷矿

4.1 磨矿细度试验

4.2 浮选评价试验

4.2.1 药剂用量试验

4.2.2 浮选温度试验

4.3 正浮选粗选正交试验

4.3.1 正交试验流程及药剂条件

4.3.2 正交试验结果

4.3.4 粗选正交试验调优试验

4.4 第一次精选正交试验

4.4.1 第一次精选正交试验流程及药剂条件

4.4.2 精选正交试验结果

4.4.3 精选正交试验因素分析

4.4.4 第一次精选调优试验

4.5 MG-2开路试验

4.5.1 MG-2一粗两精开路试验

4.5.2 MG-2一粗两精中矿Ⅰ扫选开路试验

4.6 MG-2闭路试验

4.7 小结

第5章 捕收剂作用机理研究

5.1 红外光谱研究

5.2 单矿物吸附量研究

5.2.1 药剂浓度对单矿物吸附量的影响

5.2.2 浮选温度对单矿物吸附量的影响

5.2.3 单矿物吸附量对回收率的影响

5.3 捕收剂临界胶束浓度(CMC)研究

5.3.1 PV值与CMC的关系

5.3.2 捕收剂CMC值与温度关系

5.3.3 单矿物回收率与CMC的关系

5.4 小结

第6章 结论

参考文献

致谢

附录