改性油酸对某方解石型萤石矿的浮选试验研究

宋晓明

（西部黄金（克拉玛依）矿业科技有限责任公司 乌鲁木齐 830000）

萤石是一种重要的非金属矿资源，化学成分为氟化钙（CaF2）。其用途广泛，主要应用于冶金、化工和建材三大行业，以及轻工、光学及半导体制造业和电子等行业。

脂肪酸类捕收剂是萤石浮选常用的捕收剂，但此类捕收剂在水中存在溶解度小、分散度差、凝固点高、不耐硬水的问题，低温时药剂消耗量加大，且浮选效果差，一般需要对矿浆进行加温处理，增加了生产成本，限制了其广泛应用。表面活性剂作为一种优良添加剂，能够明显改善溶液环境，起到乳化、分散、增容、润湿、发泡、消泡等一系列作用，因而越来越受到浮选研究者的重视。我国萤石矿平均品位偏低，矿物组成复杂，单纯用油酸很难选到高品位的萤石精矿。为解决这些问题，人们从药剂改性和复配两个方面进行了研究，并取得一定的成果。本试验以油酸为研究对象，对油酸进行改性，对新疆某方解石型萤石矿进行浮选试验，寻找最佳改性、复配条件，并对其与萤石的作用机理进行了研究。

1 试验部分

1.1 原料

试样取自新疆某方解石型萤石矿，是一个以变质方解石岩为主的岩石，即方解石-萤石型。矿石结构以及矿石矿物组合比较简单，包裹体含量少，大部分萤石呈紫色。84%萤石粒度大于0.1mm，多数以碎粒重结晶形成的集合体和粗颗粒的形式出现；方解石54%粒度大于0.1mm，形成了碎粒和碎斑两部分。原矿多元素分析结果见表1。

表1 原矿多元素分析结果%

原矿多元素分析结果可知，CaF2品位46.36%，达到萤石矿床工业品位，而CaCO3品位42.99%，含量较高。原矿X衍射分析结果见表2。

表2 原矿X衍射分析结果%

原矿X 衍射分析结果表明，选矿目标矿物主要为萤石。脉石矿物主要有石英、方解石、斜长云母。

1.2 试剂

浓硫酸（纯度大于98%），分析纯；栲胶，分析纯；片碱，工业级；无水硫酸钠，分析纯；捕收剂为改性油酸。

1.3 改性油酸制备

（1）将一定量油酸放入烧杯中，烧杯放置于水浴锅内，控制水浴温度保持恒定，将一定量的浓硫酸（质量分数大于98%）慢速滴加到烧杯中，并保持匀速搅拌，待浓硫酸滴加完毕，保持水浴温度，反应0.5-4h，得到酸化产物。

（2）取l0g 的酸化油酸放入烧杯，加入无水硫酸钠溶液萃取。

（3）萃取后产物缓慢滴加氢氧化钠溶液，皂化温度为70℃，反应时间为4h。

1.4 试验流程

试验矿样属于矿石嵌布粒度较细的方解石型萤石矿，采用1 次粗选、5 次精选、2 扫流程。试验流程如图1。试验粗选温度定25℃，矿浆质量分数为25%，浮选机转速为1700r/min，充气量为200L/h。

图1 试验流程

2 结果与讨论

浓硫酸可与油酸发生加成反应，生成硫酸化油酸。因硫酸基团本身会与萤石发生表面作用，所以，硫酸根的引入，使油酸带有两个活性基团，扩大了药剂的罩盖面积，增强矿物表面疏水性，从而提高浮选效果。本试验采用浓硫酸对油酸进行酸化，将从酸化比例（浓硫酸与油酸摩尔比）、酸化温度、酸化时间3个方面进行研究，从而找到油酸最佳的酸化条件。

2.1 酸化比例的影响

反应温度为30℃，酸化时间为2h，改变浓硫酸添加量，用不同反应时间条件下合成的药剂作为捕收剂，进行浮选试验，结果见表3。

表3 酸化比例对试验的影响

由表3 可知，酸化过程中浓硫酸比例越高，萤石浮选回收率越高，说明酸化比例增强了捕收剂对萤石的捕收性能，但同时浓硫酸比例增大导致捕收剂对萤石的选择性下降，大量方解石也上浮，降低了精矿品位。结合萤石浮选品位和回收率的要求，将酸化比例定为0.2。

2.2 酸化温度的影响

酸化时间为2h，将酸化比例定为0.2，改变酸化温度，用不同反应时间条件下合成的药剂作为捕收剂，对实际矿物进行浮选试验，结果见表4。

表4 酸化温度对试验的影响

由表4 可知，随着酸化温度的升高，萤石的回收率不断提高，但是当酸化温度大于50℃，浮选精矿中萤石回收率上升平缓，但萤石品位急剧下降，说明大量石英也和萤石一起上浮。所以将最佳酸化温度定为50℃。

2.3 酸化时间的影响

将反应温度定为50℃，硫酸/油酸（摩尔比）定为0.2，改变酸化反应时间，用不同反应时间条件合成的药剂作为捕收剂，对实际矿物进行浮选试验，结果见表5。

表5 酸化时间对试验的影响

由表5 可知，随着酸化时间的增加，萤石回收率不断上升，但当酸化时间大于2h时，萤石回收率上升趋于平缓，萤石品位降到98%以下。综合萤石的品位以及回收率的要求，将最佳酸化时间定为2h。

综合上述，试验结果确定酸化最佳工艺条件：反应时间2h，酸化比例0.2，反应温度50℃。

3 结论

（1）在方解石为主要脉石矿物的萤石矿浮选中，油酸酸化比例（浓硫酸与油酸摩尔比）为0.2、酸化温度为50℃、酸化时间为2h时，萤石浮选效果最好。

（2）在常温25℃下，采用1粗5精2扫开路流程，可得到CaF2品位为98.8%，回收率为97.1%高品级萤石精矿。