作者及單位

唐 遠 方 慧 王孟來

何東升 楊穩(wěn)權(quán) 付艷紅 李智力

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

作者簡介

唐遠

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踐經(jīng)驗。目前，兼任中國有色金屬學(xué)會礦物功能材料專業(yè)委員會委員、中國再生資源產(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)委員會委員。先后主持國家自然科學(xué)基金項目、湖北省重點研發(fā)計劃項目及其他縱橫向科研項目近20項；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)國家發(fā)明專利12件。獲湖北省科技進步二等獎、中國有色金屬工業(yè)科技獎一等獎、中國石油和化學(xué)工業(yè)優(yōu)秀出版物獎一等獎等科技獎勵共5項。

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，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，全國石油和化工優(yōu)秀科技工作者。兼任中國化學(xué)礦業(yè)協(xié)會理事、湖北省化學(xué)化工學(xué)會理事。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。先后主持國家重點研發(fā)計劃項目課題、國家自然科學(xué)基金等國家級項目5項；主持湖北省重點研究計劃項目等省級項目11項。在國內(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；出版學(xué)術(shù)著作1部、教材2部；獲湖北省及國家一級行業(yè)協(xié)會科技獎勵6項，獲湖北省教學(xué)成果獎一等獎1項。

引用格式

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

摘要

以氟磷灰石和白云石為對象，借助純礦物微浮選試驗，并結(jié)合動電位、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，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，氟磷灰石表現(xiàn)出被強烈抑制，而對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，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92.36%，表明礦物的選擇性分離效果優(yōu)異。進一步地研究分析結(jié)果表明，富里酸可與油酸鈉在氟磷灰石表面發(fā)生競爭性化學(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，從而實現(xiàn)了與白云石的浮選分離。

研究背景

磷礦是我國戰(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)會顯著增加酸耗、降低產(chǎn)品質(zhì)量，對磷化工生產(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。

浮選分離過程中，捕收劑與抑制劑對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)出獨特優(yōu)勢，其在氟磷灰石表面的作用強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，對于實現(xiàn)磷礦物與脈石礦物的高效分離，推動磷礦資源的可持續(xù)利用具有重要意義。

國家自然科學(xué)基金、國家磷資源開發(fā)利用工程技術(shù)研究中心開放基金項目（編號：52104263、NECP2023-14）的支持下，何東升教授、唐遠副教授團隊重點開展了新型抑制劑富里酸對氟磷灰石與白云石浮選分離的影響及機理，以期為磷礦浮選提質(zhì)實踐提供理論依據(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74.26%，顯示富里酸對氟磷灰石具有選擇性抑制作用。

（2）混合礦浮選試驗結(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，對氟磷灰石-白云石人工混合礦進行浮選分離，所得磷精礦P品位為33.86%，P回收率達92.36%，浮選分離效果顯著。

（3）富里酸作用后，氟磷灰石表面動電位負向移動顯著，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，富里酸對礦物表面的吸附強于油酸鈉，二者間存在吸附競爭。

（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，同時對白云石可浮性影響較小，從而實現(xiàn)氟磷灰石與白云石的高效浮選分離。

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學(xué)會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學(xué)術(shù)論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學(xué)術(shù)期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學(xué)文摘（CA）、美國劍橋科學(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、機電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域具有重大學(xué)術(shù)價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報告（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)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學(xué)術(shù)期刊影響因子年報》（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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