磷矿浮选工艺、主要设备与浮选药剂

磷在农业、工业等多个领域都发挥着重要的作用，特别实在农业方面，磷肥是农作物生长必须得肥料。然而，自然界中的磷矿纯度并不高，无法直接拿来做磷肥，怎么办呢?提高磷矿的纯度是必经之路，常用的磷矿选矿方法就是浮选，本文将为您介绍磷矿浮选工艺、主要设备与浮选药剂。

一、磷矿浮选工艺

1、破碎与磨矿

磷矿开采出来后，都是大块的矿石，此时无法将磷与矿石中的脉石矿物分离，提高磷的纯度，所以首先要对磷矿进行破碎与磨矿，使其达到可以单体解离的粒度。

一般来说，磨矿后的磷矿石粒度通常要求达到 - 0.074mm 占一定比例，例如 60% - 80% 左右，这样能确保大部分磷矿物单体解离，为浮选创造良好条件。

2、配制矿浆

磨矿完成后，要将矿石配制成矿浆。矿浆浓度的把控至关重要，浓度过高，矿浆黏稠，气泡难以携带矿物上浮，药剂分散也不均匀;浓度过低，虽然浮选过程相对顺畅，但处理量小，生产效率低下。通常，磷矿浮选的矿浆浓度在 20% - 35% 之间调整，具体数值要依据矿石性质、浮选工艺以及设备性能等因素综合确定。

同时，矿浆的 pH 值调整也是关键一环。因为合适的pH值能增强捕收剂对磷矿物的选择性吸附，抑制脉石矿物的上浮，提高浮选的精准度。

3、浮选工艺

在磷矿达到单体解离的粒度，并配制好矿浆之后，可以进入真正的浮选流程，这个过程中常见的浮选工艺有如下三种：

（1）直接浮选工艺：采用有效的抑制剂抑制磷矿石中的脉石矿物，使其留在矿浆中，同时利用捕收剂将磷矿物富集于浮选泡沫里。

直接浮选工艺的优势在于流程相对简洁，对于一些脉石矿物组成相对简单、磷矿物嵌布粒度较粗且与脉石矿物可浮性差异明显的矿石，能高效地实现磷矿物的富集，降低生产成本。

（2）反浮选工艺：反浮选工艺主要用于磷矿物和白云石的分离。以无机酸作为矿浆 pH 值调整剂，在弱酸性介质中，脂肪酸捕收剂大展拳脚，将白云石等碳酸盐脉石矿物浮出，而磷矿物则富集于槽产品内。

它的突出优点是实现了常温浮选，无需额外加热矿浆，大大节省了能源成本，而且槽产品粒度较粗，后续的脱水、干燥等处理工序更为便捷，产品质量也更易保障。

不过，该工艺对矿浆 pH 值的控制精度要求较高，若 pH 值波动过大，会影响捕收剂对白云石的选择性，导致磷精矿品位下降。

（3）正-反浮选：正 - 反浮选工艺是针对沉积型硅钙(钙硅)质磷块岩这类矿石的。首先在碱性介质中，采用捕收剂富集磷矿物，将硅酸盐矿留在槽内作为尾矿排除;然后，对得到的正浮精矿添加无机酸调节矿浆 pH 值至弱酸性，再次利用脂肪酸捕收剂浮出白云石，进一步提纯磷矿物。

（4）双反浮选：双反浮选工艺主要用来分离磷矿物与白云石和石英。以无机酸作为矿浆 pH 值调整剂，在弱酸性介质中，脂肪酸和脂肪胺协同作战，先后浮出白云石和石英，让磷矿物稳稳地富集于槽产品内。

双反浮选的优势是：能够常温浮选，槽产品粒度粗，便于后续处理。不过，胺类捕收剂对矿泥十分敏感，在反浮之前都需进行脱泥操作，这无疑使浮选流程变得复杂繁琐，增加了前期的准备工作和设备投入，而且脱泥过程中还可能造成部分磷矿物的损失，影响回收率。

三、磷矿浮选设备

1、浮选机

机械搅拌式浮选机是较为常见的类型，其结构主要由槽体、叶轮、定子、主轴、刮板等部件构成。工作时，电动机驱动主轴带动叶轮高速旋转，叶轮如同一个强力的 “搅拌桨”，将矿浆剧烈搅动，使其与药剂迅速混匀，同时吸入大量空气并将其切割成微小气泡。定子则起着稳流和导向的作用，确保气泡均匀分散于矿浆中，为矿物颗粒与气泡的碰撞附着创造良好条件。

充气搅拌式浮选机结构上与机械搅拌式有所不同，除了具备槽体、搅拌装置外，还配备了专门的充气系统。其工作原理更侧重于利用充气系统向矿浆中精准注入适量的空气，形成均匀气泡，搅拌装置则辅助矿浆与气泡的混合。这种浮选机的优势在于能耗相对较低，对于一些大规模、连续化生产的磷矿选矿作业，能够在保证浮选效果的前提下，大幅降低能源消耗，提高生产的经济效益。

在实际生产中，如果矿石性质较为稳定、处理量较大且对能耗有严格控制要求，可选择充气搅拌式浮选机；如果矿石性质复杂多变、生产规模相对较小的选矿厂，可以选择机械搅拌式浮选机。

2、浮选柱

浮选柱的应用近年来在磷矿浮选中展现出优势。与传统浮选机相比，浮选柱展现出三方面的优势：

一是在占地面积方面，相同处理量的浮选柱比浮选机占地面积更小。

二是在操作维护方面，浮选柱内部结构相对简洁，没有复杂的叶轮、定子等高速转动部件，减少了机械故障发生的概率，日常维护工作量相对较轻，检修时也更为便捷，能有效缩短停机时间，提高生产效率。

三是浮选效果方面，浮选柱能够产生更加均匀、细小的气泡，为矿物与气泡的碰撞和附着提供了更多机会，使得精矿的品位和回收率都有望得到进一步提升，尤其是在处理细粒级磷矿物时，优势更为明显，能够有效回收那些在浮选机中较难处理的细微磷矿颗粒，提高资源利用率。

但是，浮选柱对参数控制和操作条件要求较高，一旦出现波动，对浮选效果的影响较大。因此，采用浮选柱的选矿厂需要配备更为精密的自动化控制系统，实时监测和调整各项参数，确保浮选柱保持更好的工作状态。

三、磷矿浮选药剂

1、捕收剂

磷矿捕收剂常用脂肪酸类捕收剂，包括油酸、米糠油酸等，它们的分子结构一端为亲水性的羧基，另一端则是疏水性的烃基。在矿浆中，脂肪酸的羧基会与磷矿物表面的钙离子等活性位点发生化学吸附，使其表面疏水化，进而能够附着于上升的气泡上，实现与脉石矿物的分离。

磺酸类捕收剂具有较强的适应性。磺酸类对温度的敏感度较低，在常温下也能展现出较好的捕收性能，而且对矿浆中的钙离子、镁离子等杂质耐受性更强，不易受其干扰。对于一些含有较多杂质离子、水温较低的磷矿浮选场景，磺酸类捕收剂便能大显身手。

胺类捕收剂主要用于反浮选工艺，尤其是在分离磷矿物与碳酸盐脉石矿物时表现出色。胺类捕收剂的阳离子部分会吸附在白云石等碳酸盐矿物表面，使其疏水化并上浮。

2、起泡剂

松醇油是经典的起泡剂之一，它能有效降低水的表面张力，使得空气在搅拌作用下更容易分散于矿浆中形成微小气泡。

甲基异丁基甲醇(MIBC)也是常用的起泡剂，它相较于松醇油，起泡性能更加细腻、均匀。在一些对浮选泡沫质量要求较高的磷矿浮选工艺中，MIBC 能够精准控制气泡大小和泡沫的稳定性，确保磷矿物颗粒能被气泡均匀、高效地携带上浮，大大提高浮选的选择性和回收率。

3、抑制剂

抑制剂的作用是排除脉石矿物的干扰，保障磷矿物的富集。水玻璃是应用广泛的抑制剂，在矿浆中，硅酸根离子能够吸附在石英等脉石矿物表面，形成一层亲水性的保护膜，阻止捕收剂对脉石矿物的吸附，使其保持亲水状态而留在矿浆中。在直接浮选工艺中，当磷矿石中石英含量较高时，适量添加水玻璃，就能有效抑制石英，提高磷精矿的品位。

淀粉类抑制剂能根据不同矿物表面的性质差异，选择性地吸附在脉石矿物表面，改变其表面电位，削弱捕收剂与脉石矿物的作用。对于一些含黏土矿物较多的磷矿，淀粉类抑制剂可以防止黏土矿物因吸附捕收剂而大量上浮，减少精矿中的杂质含量。

磷酸及其盐类抑制剂常用于反浮选工艺，它们能够抑制磷矿物自身，确保在特定的浮选条件下，如利用脂肪酸捕收白云石时，磷矿物不会被误捕。