胶磷矿选矿回水处理及应用研究

郑光明，孙桦林，沈维云，李 防，高先红，曾庆林

（1.湖北兴发化工集团股份有限公司，湖北 兴山 443700；2.宜都兴发化工有限公司，湖北 宜都 443300）

目前，用于胶磷矿浮选的捕收剂大多以混合脂肪酸为主要原料加以生产［1-2］。该药剂在常温高浓度下以固态形式存在，使用时需利用清水将其配制为低浓度溶液。若能实现利用浮选回水代替清水配制捕收剂，不仅有一定经济效益，更可显著改变选矿体系的水平衡，提升园区消纳高磷废水的能力，为园区水平衡及降本增效提供助力。

胶磷矿浮选需要大量水资源［3-4］，由于磷矿石性质以及多种浮选药剂的添加，浮选回水成分复杂，含有大量有机物和无机矿物离子［5-7］，若直接用于捕收剂的配制，对其性能影响较大。为此，笔者针对磷矿单一反浮选回水加以研究，在验证主要杂质离子及pH的影响情况后，采用合适的处理方案处理，并利用处理得到的回水代替清水配制捕收剂，可达到同样的选矿指标。

1 原矿性质和试验方法

1.1 原矿性质

试验所用原矿化学多元素分析结果见表1。

表1 原矿主要化学成分 %

矿石为钙质磷块岩，利用脂肪酸类捕收剂脱除含镁碳酸盐便可得到最终精矿。以此矿来验证所配XFP-01捕收剂（脂肪酸类捕收剂）的分选性能。

宜昌某磷矿选矿厂浮选回水水质分析结果见表2。

表2 浮选回水水质分析结果

由表2数据可以看出，针对该车间回水，主要考察的影响离子包括钙、镁、磷酸根、氟离子等。

1.2 试验方法

（1）利用清水在不同杂质、不同浓度、不同pH条件下模拟选矿回水，进行XFP-01捕收剂的配制，随后利用所得药剂进行浮选验证试验，考察主要杂质离子及pH对XFP-01捕收剂分选性能的影响程度。

（2）结合试验结果，对选矿车间回水，利用氢氧化钠加以处理，固液分离后，取清液配制XFP-01捕收剂，随后进行浮选验证试验，同时与清水配药试验结果加以对比。

验证试验浮选流程见图1。

图1 验证试验浮选流程

验证试验主要考察所配药剂的起泡性能和分选指标（以精矿w（MgO）低于0.8%为考察标准）。

2 试验结果分析

2.1 杂质离子及pH影响试验

在图1所示浮选条件下，分别探究镁离子、钙离子、磷酸根离子、氟离子及pH对XFP-01捕收剂分选效果的影响。

2.1.1 Mg2+的影响

磷矿浮选捕收剂大多以混合脂肪酸为原料加以生产，XFP-01捕收剂也不例外，当水中Mg2+含量高时，可与脂肪酸盐发生反应生成沉淀，干扰捕收剂与目的矿物的结合，降低药剂效果，恶化分选指标。

试验利用氯化镁配制w（Mg2+）50、100、150、200 mg/kg的模拟回水，用于捕收剂XFP-01的配制，并验证Mg2+对XFP-01捕收剂分选性能的影响，试验结果见表3。

表3 镁离子对XFP-01捕收剂分选性能的影响

表3试验结果表明，镁离子对XFP-01捕收剂分选性能带来较大影响。精矿MgO含量随模拟回水中Mg2+含量的增加而增加，在模拟回水w（Mg2+）为150 mg/kg时，精矿MgO含量便几乎无法达标，且进行药剂配制时，可明显看到难溶沉淀物生成，药剂呈糊状，捕收剂起泡性严重下降。在回水处理时，需优先考虑镁离子的脱除。

2.1.2 Ca2+的影响

Ca2+对捕收剂XFP-01的影响与Mg2+基本相同，进行配药时同样会与脂肪酸盐发生反应生成沉淀，影响药剂效果。

试验利用氯化钙配制w（Ca2+）300、450、600、750 mg/kg的模拟回水，用于捕收剂XFP-01的配制，并验证Ca2+对XFP-01捕收剂分选性能的影响，试验结果见表4。

表4 钙离子对XFP-01捕收剂分选性能的影响

表4试验结果表明，精矿w（MgO）随着模拟回水Ca2+含量的增加而增加，但相比镁离子影响更小一些，在w（Ca2+）大于450 mg/kg时，精矿指标不达标。试验时同样发现所配捕收剂产生较多沉淀物，呈糊状，起泡性能下降。在进行回水处理时，也需考虑对钙离子的脱除。

2.1.3 F-的影响

试验利用氟化钠配制w（F-）300、600、1 200、3 000 mg/kg的模拟回水，用于捕收剂XFP-01的配制，并验证F-对XFP-01捕收剂分选性能的影响，试验结果见表5。

表5 氟离子对XFP-01捕收剂分选性能的影响

表5试验结果表明，F-对捕收剂的危害较小，在模拟回水w（F-）3 000 mg/kg的条件下，药剂分选效果仍未产生明显变化，且未出现药剂起泡性能降低的现象。在回水处理中，可暂不考虑F-的影响。

2.1.4 总磷的影响

试验还通过添加磷酸氢盐、磷酸二氢盐、磷酸盐考查总磷对捕收剂分选性能的影响。试验结果表明，回水中总磷对精矿指标及泡沫现象均无明显影响，回水处理时可不考虑。

2.1.5 pH的影响

试验利用磷酸配制pH为4、5、6、7的模拟回水，进行捕收剂XFP-01的配制，观察所配捕收剂状态。

结果发现，在模拟回水pH低于6时，所配捕收剂液面漂浮一层油状物，无法完全溶解，药剂分选效果极差。究其原因，在生产脂肪酸类捕收剂时，需将脂肪酸进行皂化得到脂肪酸皂，在酸性环境下，所得到的脂肪酸皂会发生反应，生成脂肪酸，使捕收剂溶解分散性能下降，分选性能降低。

2.1.6 试验小结

依据杂质离子及pH影响试验研究结果，回水中所含镁离子、钙离子是主要危害离子，当w（Mg2+）超过150 mg/kg、w（Ca2+）超过450 mg/kg时，因镁离子、钙离子与脂肪酸盐发生反应形成沉淀，使得所配捕收剂呈现糊状，起泡性能和分选性能下降；当pH小于6时，脂肪酸皂将发生反应生成脂肪酸，影响捕收剂的溶解分散性能，进而影响药剂效果。因此在进行回水处理时，需优先考虑去除镁离子、钙离子，同时将回水调整至碱性环境。

2.2 回水处理试验

采用氢氧化钠处理回水，具体操作为：加入适量氢氧化钠调整回水pH至碱性，搅拌5 min后得反应浆液，沉淀钙离子、镁离子，固液分离后，分析清液钙离子、镁离子含量，同时利用清液进行捕收剂配制，按图1所示浮选流程进行浮选验证试验。不同处理所得清液钙离子、镁离子含量对比见表6，利用清液配制捕收剂时的浮选试验结果见表7。

表6 不同处理所得清液钙离子、镁离子质量分数及pH对比

表7 不同处理所得清液配制捕收剂时的浮选试验结果

试验结果表明：经氢氧化钠处理后，回水中钙离子、镁离子含量得到显著降低，回水也由原先的酸性（pH=4.5）调整为碱性（pH≥7.5）。处理后回水pH≥8.5时，用其清液所配制捕收剂浮选所得精矿指标满足生产需求，与清水配药浮选指标（精矿产率60.38%，精矿w（MgO）0.60%，Mg2+脱除率89.79%）差距较小，可实现代替清水配药的目的。

3 结论

（1）试验分析Ca2+、Mg2+、F-、总磷等对脂肪酸类捕收剂分选性能的影响，证明F-和总磷含量对脂肪酸类捕收剂性能的影响较小，Mg2+和Ca2+影响最大，与脂肪酸类捕收剂发生反应生成难溶性化合物，降低药剂起泡性能，破坏药剂分选性。

（2）采用酸性回水配药，会使已皂化的脂肪酸盐发生反应生成脂肪酸，降低药剂溶解分散性能，破坏药剂的分选性。

（3）利用氢氧化钠对选矿车间回水进行处理，将回水pH调整到8.5以上后，清液钙离子、镁离子含量得到明显降低。取其清液进行捕收剂的配制，捕收剂的起泡性能和分选性能与清水配药无异，可实现代替清水配制脂肪酸类捕收剂的目的。