磷矿资源是一种极其重要的农业和工业原材料,是影响粮食安全和发展的重要战略性资源。我国磷矿储量居于全球第二位,已查明的资源储量为252.82亿t。近年来,随着磷矿资源开采量的增大,矿石性质也逐渐趋向于贫、细、杂,使得该类矿石的选别难度增大。我国北方地区的磷矿主要是以岩浆岩型磷灰石为主,其特点是P₂O₅品位较低,仅为1%~3%,磷矿物晶体比较大、矿物嵌布粒度较粗,且磷常与铁、钛等金属矿物伴生,具有重要的利用价值。针对北方地区的低品位磷矿,主要采用正浮选工艺流程对其进行回收富集,但在正浮选过程中,脂肪酸类捕收剂常存在溶解度小、不耐硬水、分散性差、不耐低温、选择性差等问题。因此,研发一种新型高效的正浮选药剂对我国北方低品位磷矿资源的合理开发和利用具有重大意义。本文以辽宁某地区含铁低品位磷灰石的AMICS矿物物相分析为研究基础。首先通过单矿物浮选试验,筛选出表面活性剂Tween-80和MES,并将两种药剂按3:4配比成一种新型表面活性剂;其次,采用组合药剂(脂肪酸+新型表面活性剂)将其用于正浮选试验中,然后进行了条件试验以及开、闭路试验;最终,通过表面张力、红外光谱以及接触角等测试手段进行了浮选作用机理研究。浮选入料的AMICS分析结果表明该样品中的有用矿物以磷灰石和磁铁矿为主,脉石矿物则以石英和黑云母为主,磷灰石除了以单体颗粒的方式存在外,主要会与磁铁矿、石英和黑云母形成连生体,连生体的含量分别为0.82%、1.38%和9.92%。单矿物试验表明,在p H 8.0、皂化脂肪酸用量200 mg/L、Tween-80和MES用量分别为12.58 mg/L和16.61 mg/L的条件下,磷灰石与其他三种矿物的分选效果较好,并将Tween-80和MES按3:4配置成一种新型表面活性剂。以单矿物浮选试验结果为依据,采用新型表面活性剂进行了正浮选试验,在磨矿细度-0.074mm占74.5%、p H 8.0、水玻璃用量1200 g/t、皂化脂肪酸用量1000 g/t、表面活性剂用量250 g/t的最佳条件下,通过一粗二精一扫的闭路浮选流程,获得了磷精矿P₂O₅品位为34.02%、P₂O₅回收率为91.07%的分选指标。表面张力分析结果表明,随着表面活性剂的加入,组合药剂水溶液的临界胶束浓度下降到200 mg/L,表面张力下降至22.71 m N/m,结果表明皂化脂肪酸的表面活性得到了增强;红外光谱分析结果表明,新型表面活性剂能够促进皂化脂肪酸与磷灰石表面之间的化学吸附;接触角测试结果表明,新型表面活性剂的加入增强了磷灰石和磁铁矿表面的疏水性差异,从而可以改善浮选效果。