介绍
我国80%以上的磷矿资源属于中低品位磷矿，通常需要通过选矿来富集磷酸盐矿物，才能达到制备高效磷肥的原料标准。浮选是磷矿选矿最重要的方法，世界上一半以上的磷精矿是通过浮选获得的[1]。
迄今为止，脂肪酸类捕收剂主要用于磷矿浮选。由于磷矿中的磷酸盐矿物具有与碳酸盐和硅酸盐相同性质的相同或相近的阳离子如Ca2+、Mg2+和相近的阴离子如PO43 -、CO32 -，它们的物理化学性质非常接近，所以脂肪酸类捕收剂的浮选性能是相似的[2]。特别是当磷酸盐矿物中的磷酸盐PO43 -被类碳酸盐CO32 -类物质类质同象置换成碳酸磷灰石时，磷矿与其他杂质矿物的浮选分离更加困难[3]。此外，使用脂肪酸类捕收剂还有其他一些缺点:如溶于矿浆中的Ca2+和Mg2+易与捕收剂形成不溶于水的皂盐，降低其浮选活性；高级脂肪酸，尤其是饱和脂肪酸，凝固点高，在果肉中的溶解性和分散性差[4]。因此，长期以来，国内外研究人员致力于开发新型高效磷酸盐捕收剂。
甲酯磺酸盐(MES)是近年来发展起来的一种新型阴离子表面活性剂。本文以油酸为原料，经酯化、磺化，再用氢氧化钠中和制备甲酯磺酸钠。将其作为捕收剂用于宜昌胶磷矿浮选试验，并与油酸钠捕收剂进行对比，考察了MES在磷矿浮选中的性能。
1.脂肪酸甲酯磺酸钠的合成
酯化反应:称取24.55克油酸和20毫升甲醇于250毫升四口烧瓶中，加入1毫升浓硫酸，搅拌开始反应，保持反应体系在80℃下反应20小时，停止反应，用热水洗涤数次，用Na2CO3调节pH值至7-8，冷却后得到产品a
磺化反应:将产品A、12mL氯仿和2g Na2SO4置于四口烧瓶中，加热至35 ~ 40℃溶解A，搅拌，在不超过50℃的温度下缓慢滴加氯磺酸。滴加完毕后，缓慢升温至70℃，搅拌反应1小时，然后停止反应，继续加入6毫升甲酯进行二次酯化，直至几乎没有气体产生，冷却后得到磺化产物。
中和反应:温度控制在40 ~ 50℃，磺化产物用20% NaOH溶液中和，pH值控制在8 ~ 9。然后加入磺化产物20%的次氯酸钠，加热搅拌漂白，出锅，得到淡黄色糊状产品。
合成产物的红外光谱如图1所示。从图1可以看出，2916cm-1是- CH2 -对称伸缩振动，1704cm-1是C=O伸缩振动，1173cm-1是磺酸钠伸缩振动，说明得到的产物主要是MES。
二。磷矿浮选试验
(1)测试原矿样品
试验原矿样品取自湖北宜昌磷矿丁家河矿，属于硅质钙(镁)胶磷矿。矿石中主要磷矿为胶磷矿，脉石矿物主要有应时、白云石、斜长石、岩屑、粘土、少量碳酸盐和褐铁矿等。原矿多元素化学分析结果见表1。
(2)检验设备和试剂
试验中使用的主要设备有XMB-67 200×240棒磨机、RK/FD-0.5单室浮选机、XSHF 2-3湿式分选机和RK/ZL φ 260/φ 200多水环真空空过滤机等。
捕收剂:包括合成MES和对比试验用分析纯油酸钠，使用时均配成2%水溶液；抑制剂:模数为2.5的工业水玻璃，使用时配制成5%的水溶液；调节剂:分析纯碳酸钠，使用时配制成10%的水溶液。
(3)测试方法
浮选试验采用正浮选一步粗选的开路流程。在其他浮选条件不变的情况下，通过比较不同捕收剂在不同用量条件下的浮选效果，可以评价不同捕收剂对磷矿的浮选性能。采用一次粗选开路工艺，最大限度地消除了操作因素对浮选效果的影响。
三。测试结果和分析
(一)捕收剂用量对MES浮选性能的影响
捕收剂用量对MES浮选性能影响的试验结果见图2。
从图2可以看出，宜昌胶磷矿的MES浮选性能与油酸钠大致相当，在一定的捕收剂用量范围内。随着捕收剂用量的增加，浮选分离效率提高。但就捕收能力而言，MES相对较弱，在用量较低时，其分离效率低于油酸钠。随着用量的增加，虽然MES的分离效率与油酸钠相当，但发现用量大的MES起泡能力强，泡沫量大，不利于浮选。
(2)抑制剂用量对MES浮选性能的影响
抑制剂用量对MES浮选性能影响的试验结果见图3。
从图3可以看出，与油酸钠相比，MES浮选具有更好的选择性，且抑制剂的加入量更少。但由于MES的捕收能力较弱，随着水玻璃用量的增加，更容易抑制磷酸盐矿物，因此分离效率随着水玻璃用量的增加下降得更快。
(3)调整剂用量对MES浮选性能的影响
调整剂用量对MES浮选性能影响的试验结果见图4。
从图4可以看出，与油酸钠相比，MES具有更好的抗硬水性能，在浮选过程中受矿浆中溶解的Ca2+和Mg2+的影响较小，因此不需要大量碳酸钠沉淀Ca2+和Mg2+。研究发现，MES浮选的分离效率主要取决于矿浆的pH值，最佳pH值为9左右。当加入更多的碳酸钠时，矿浆的pH值增加，但分离效率降低。
四。结论
A.以油酸为原料经酯化、磺化、中和得到的MES磷矿浮选性能一般与油酸钠相当。
B.与MES相比，MES选择性更好，抗硬水能力更强，浮选时受矿浆中溶解的Ca2+和Mg2+影响较小，因此可以减少抑制剂硅酸钠和调整剂碳酸钠的用量。
C.试验表明，用MES浮选宜昌胶磷矿的适宜pH值为9左右。
D.因为MES的收集能力相对较弱，所以为了获得与油酸钠相同的分离效果，MES的用量相对较大。但如果MES用量大，其起泡能力强，泡沫量大，对浮选不利。
参考
[1] H. Sis，S. Chander。浮选磷矿石所用的药剂:评论[J].矿物工程，2003，16: 577-585。
[2] Balakrishnan Nanthakumar，Dennis Grimm，Marek Pawlik。高铁磷矿石的阴离子浮选——用淀粉和瓜尔胶控制工艺水化学和抑制铁矿物[J].国际矿物加工杂志，2009，92(1 -2): 49-57。
[3] A.-Z. M .阿布泽德，A.T .内格罗，D.A .埃尔吉拉尼。浮选法提质钙质磷矿石:矿石特性的影响[J].国际矿物加工杂志，2009，90(1): 81-89。
[4]肖尔，张平，哈莱克纳，莫提.磷矿选矿技术:挑战与对策[J].矿物和矿物。冶金加工，2004，21 (1): 17-26。
