作者及單位

唐 遠(yuǎn) 方 慧 王孟來

何東升 楊穩(wěn)權(quán) 付艷紅 李智力

云南磷化集團(tuán)有限公司，武漢工程大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心

作者簡(jiǎn)介

唐遠(yuǎn)

博士，武漢工程大學(xué)副教授、碩士生導(dǎo)師

入選湖北省楚天英才計(jì)劃楚天學(xué)者。主要從事浮選理論和技術(shù)、磷化工多源固廢處置技術(shù)等方面的教學(xué)和研究工作。在浮選藥劑開發(fā)、含磷固廢高值化利用等方面積累了豐富的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。目前，兼任中國(guó)有色金屬學(xué)會(huì)礦物功能材料專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)再生資源產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟第三屆青年專家委員會(huì)委員、《Scientific Nature》《化工礦物與加工》等期刊編委、《Processes》雜志客座主編、《金屬礦山》第二屆青年專家學(xué)術(shù)委員會(huì)委員。先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目及其他縱橫向科研項(xiàng)目近20項(xiàng)；發(fā)表論文60余篇，其中SCI收錄20余篇；出版著作2部；獲授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利12件。獲湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國(guó)有色金屬工業(yè)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀出版物獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)共5項(xiàng)。

通信作者

何東升

教授，博士生導(dǎo)師

現(xiàn)任武漢工程大學(xué)資源與安全工程學(xué)院院長(zhǎng)，湖北省尾礦資源化利用工程技術(shù)研究中心主任，湖北省磷礦采選與固廢利用學(xué)科創(chuàng)新引智基地主任，教育部磷資源開發(fā)利用工程研究中心學(xué)科帶頭人，湖北省新世紀(jì)高層次人才工程人選，全國(guó)石油和化工優(yōu)秀科技工作者。兼任中國(guó)化學(xué)礦業(yè)協(xié)會(huì)理事、湖北省化學(xué)化工學(xué)會(huì)理事。主要從事浮選膠體化學(xué)、磷礦選礦、礦山固廢資源化利用等領(lǐng)域研究。先后主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題、國(guó)家自然科學(xué)基金等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng)；主持湖北省重點(diǎn)研究計(jì)劃項(xiàng)目等省級(jí)項(xiàng)目11項(xiàng)。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文120余篇，授權(quán)發(fā)明專利12項(xiàng)；出版學(xué)術(shù)著作1部、教材2部；獲湖北省及國(guó)家一級(jí)行業(yè)協(xié)會(huì)科技獎(jiǎng)勵(lì)6項(xiàng)，獲湖北省教學(xué)成果獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

引用格式

唐遠(yuǎn),方慧,王孟來,等.富里酸對(duì)氟磷灰石與白云石的浮選選擇性抑制機(jī)理研究[J/OL].金屬礦山,1-11[2025-09-26]

摘要

以氟磷灰石和白云石為對(duì)象，借助純礦物微浮選試驗(yàn)，并結(jié)合動(dòng)電位、接觸角和紅外光譜（FTIR）分析，研究了新型抑制劑富里酸在油酸鈉捕收劑體系中對(duì)氟磷灰石與白云石浮選分離的選擇性作用效果。結(jié)果表明：無抑制劑存在時(shí)，氟磷灰石和白云石在油酸鈉作用下均具有較高的可浮性，難以將二者分離。相較而言，在弱酸環(huán)境條件下添加適量富里酸作抑制劑時(shí)，氟磷灰石表現(xiàn)出被強(qiáng)烈抑制，而對(duì)白云石上浮率影響較小。在礦漿pH約5、富里酸用量15 mg/L、油酸鈉用量60 mg/L時(shí)，二元人工混合礦浮選分離得到的精礦P品位33.86%，回收率達(dá)92.36%，表明礦物的選擇性分離效果優(yōu)異。進(jìn)一步地研究分析結(jié)果表明，富里酸可與油酸鈉在氟磷灰石表面發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性化學(xué)吸附，氟磷灰石表面疏水性被選擇性削弱，導(dǎo)致其可浮性顯著降低，從而實(shí)現(xiàn)了與白云石的浮選分離。

研究背景

磷礦是我國(guó)戰(zhàn)略性關(guān)鍵礦產(chǎn)資源，廣泛應(yīng)用于軍工、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。隨著磷化工行業(yè)的快速發(fā)展，高品位磷礦資源日趨枯竭，開發(fā)利用重點(diǎn)已逐步轉(zhuǎn)向復(fù)雜難選的中低品位磷礦石。中低品位磷礦石除含目標(biāo)磷礦物外，常伴生一定比例的鈣（鎂）質(zhì)及硅質(zhì)脈石，這些脈石礦物在濕法磷酸制備過程中可能產(chǎn)生不利影響。例如，過量的鎂雜質(zhì)會(huì)顯著增加酸耗、降低產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)磷化工生產(chǎn)造成不利影響。白云石是磷礦石中常見的脈石礦物之一，由于其表面性質(zhì)與氟磷灰石相似，傳統(tǒng)脂肪酸類捕收劑對(duì)二者的選擇性較差，使得氟磷灰石與白云石的高效分離成為當(dāng)前磷礦選礦領(lǐng)域的難點(diǎn)。

浮選分離過程中，捕收劑與抑制劑對(duì)礦物分選效果有著最為直接的影響。選擇性抑制劑通過改變特定礦物表面性質(zhì)，調(diào)控其對(duì)捕收劑的吸附行為，這種作用在氟磷灰石與白云石的分離過程中尤為關(guān)鍵，抑制劑的合理選擇是提升分選效率的核心環(huán)節(jié)。在磷礦正浮選體系中，羧甲基纖維素、海藻酸鈉、阿拉伯膠、果膠等天然高分子化合物常被用作碳酸鹽礦物抑制劑。這類抑制劑憑借無毒、可生物降解的特性，契合綠色選礦的發(fā)展需求。而在磷礦反浮選體系中，硫酸和磷酸是常用的選擇性抑制劑。近年來研究發(fā)現(xiàn)，羥基乙叉二磷酸（HEDP）、氨基三亞甲基膦酸（ATMP）和沒食子酸等新型磷礦物抑制劑展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其在氟磷灰石表面的作用強(qiáng)度顯著高于在白云石表面，能夠?qū)崿F(xiàn)更高效的礦物選擇性抑制。由此可見，持續(xù)開展磷礦浮選中新型抑制劑的研發(fā)工作，對(duì)于實(shí)現(xiàn)磷礦物與脈石礦物的高效分離，推動(dòng)磷礦資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心開放基金項(xiàng)目（編號(hào)：52104263、NECP2023-14）的支持下，何東升教授、唐遠(yuǎn)副教授團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)開展了新型抑制劑富里酸對(duì)氟磷灰石與白云石浮選分離的影響及機(jī)理，以期為磷礦浮選提質(zhì)實(shí)踐提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

研究結(jié)論

（1）單礦物浮選試驗(yàn)表明，在礦漿溫度25 ℃、富里酸用量10 mg/L、油酸鈉用量60 mg/L、pH值約5的條件下，氟磷灰石幾乎不上浮，而白云石的回收率達(dá)74.26%，顯示富里酸對(duì)氟磷灰石具有選擇性抑制作用。

（2）混合礦浮選試驗(yàn)結(jié)果表明，在礦漿溫度25 ℃、富里酸用量15 mg/L、油酸鈉用量60 mg/L、pH值約5的條件下，對(duì)氟磷灰石-白云石人工混合礦進(jìn)行浮選分離，所得磷精礦P品位為33.86%，P回收率達(dá)92.36%，浮選分離效果顯著。

（3）富里酸作用后，氟磷灰石表面動(dòng)電位負(fù)向移動(dòng)顯著，表明富里酸大量吸附于氟磷灰石表面，且在油酸鈉作用下，氟磷灰石表面疏水性明顯低于白云石。紅外光譜分析顯示，富里酸在氟磷灰石表面以化學(xué)吸附為主。在弱酸條件下，富里酸對(duì)礦物表面的吸附強(qiáng)于油酸鈉，二者間存在吸附競(jìng)爭(zhēng)。

（4）在弱酸條件下，富里酸選擇性吸附于氟磷灰石表面，有效抑制其上浮，同時(shí)對(duì)白云石可浮性影響較小，從而實(shí)現(xiàn)氟磷灰石與白云石的高效浮選分離。

《金屬礦山》簡(jiǎn)介

《金屬礦山》由中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國(guó)金屬學(xué)會(huì)主辦，主編為中國(guó)工程院王運(yùn)敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）、中國(guó)精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國(guó)百?gòu)?qiáng)報(bào)刊、RCCSE中國(guó)核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國(guó)期刊方陣雙百期刊、國(guó)家百種重點(diǎn)期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國(guó)化學(xué)文摘（CA）、美國(guó)劍橋科學(xué)文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機(jī)電與自動(dòng)化、安全環(huán)保、礦山測(cè)量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價(jià)值或工程推廣價(jià)值的研究成果，優(yōu)先報(bào)道受到國(guó)家重大科研項(xiàng)目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國(guó)科技信息研究所發(fā)布的《2024中國(guó)科技期刊引證報(bào)告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術(shù)學(xué)科核心期刊第1位；根據(jù)中國(guó)知網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊影響因子年報(bào)》（2024版），《金屬礦山》學(xué)科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

供稿：楊 婷

編排：余思晨

審核：王小兵

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