武汉工程大学何东升教授团队成果：富里酸对氟磷灰石与白云石的浮选选择性抑制机理研究

作者及单位

唐 远 方 慧 王孟来

何东升 杨稳权 付艳红 李智力

云南磷化集团有限公司，武汉工程大学资源与安全工程学院，国家磷资源开发利用工程技术研究中心

作者简介

唐远

博士，武汉工程大学副教授、硕士生导师

入选湖北省楚天英才计划楚天学者。主要从事浮选理论和技术、磷化工多源固废处置技术等方面的教学和研究工作。在浮选药剂开发、含磷固废高值化利用等方面积累了丰富的理论和实践经验。目前，兼任中国有色金属学会矿物功能材料专业委员会委员、中国再生资源产业技术创新战略联盟第三届青年专家委员会委员、《Scientific Nature》《化工矿物与加工》等期刊编委、《Processes》杂志客座主编、《金属矿山》第二届青年专家学术委员会委员。先后主持国家自然科学基金项目、湖北省重点研发计划项目及其他纵横向科研项目近20项；发表论文60余篇，其中SCI收录20余篇；出版著作2部；获授权国家发明专利12件。获湖北省科技进步二等奖、中国有色金属工业科技奖一等奖、中国石油和化学工业优秀出版物奖一等奖等科技奖励共5项。

通信作者

何东升

教授，博士生导师

现任武汉工程大学资源与安全工程学院院长，湖北省尾矿资源化利用工程技术研究中心主任，湖北省磷矿采选与固废利用学科创新引智基地主任，教育部磷资源开发利用工程研究中心学科带头人，湖北省新世纪高层次人才工程人选，全国石油和化工优秀科技工作者。兼任中国化学矿业协会理事、湖北省化学化工学会理事。主要从事浮选胶体化学、磷矿选矿、矿山固废资源化利用等领域研究。先后主持国家重点研发计划项目课题、国家自然科学基金等国家级项目5项；主持湖北省重点研究计划项目等省级项目11项。在国内外学术期刊上发表论文120余篇，授权发明专利12项；出版学术著作1部、教材2部；获湖北省及国家一级行业协会科技奖励6项，获湖北省教学成果奖一等奖1项。

引用格式

唐远,方慧,王孟来,等.富里酸对氟磷灰石与白云石的浮选选择性抑制机理研究[J/OL].金属矿山,1-11[2025-09-26]

摘要

以氟磷灰石和白云石为对象，借助纯矿物微浮选试验，并结合动电位、接触角和红外光谱（FTIR）分析，研究了新型抑制剂富里酸在油酸钠捕收剂体系中对氟磷灰石与白云石浮选分离的选择性作用效果。结果表明：无抑制剂存在时，氟磷灰石和白云石在油酸钠作用下均具有较高的可浮性，难以将二者分离。相较而言，在弱酸环境条件下添加适量富里酸作抑制剂时，氟磷灰石表现出被强烈抑制，而对白云石上浮率影响较小。在矿浆pH约5、富里酸用量15 mg/L、油酸钠用量60 mg/L时，二元人工混合矿浮选分离得到的精矿P品位33.86%，回收率达92.36%，表明矿物的选择性分离效果优异。进一步地研究分析结果表明，富里酸可与油酸钠在氟磷灰石表面发生竞争性化学吸附，氟磷灰石表面疏水性被选择性削弱，导致其可浮性显著降低，从而实现了与白云石的浮选分离。

研究背景

磷矿是我国战略性关键矿产资源，广泛应用于军工、医药、农业等领域。随着磷化工行业的快速发展，高品位磷矿资源日趋枯竭，开发利用重点已逐步转向复杂难选的中低品位磷矿石。中低品位磷矿石除含目标磷矿物外，常伴生一定比例的钙（镁）质及硅质脉石，这些脉石矿物在湿法磷酸制备过程中可能产生不利影响。例如，过量的镁杂质会显著增加酸耗、降低产品质量，对磷化工生产造成不利影响。白云石是磷矿石中常见的脉石矿物之一，由于其表面性质与氟磷灰石相似，传统脂肪酸类捕收剂对二者的选择性较差，使得氟磷灰石与白云石的高效分离成为当前磷矿选矿领域的难点。

浮选分离过程中，捕收剂与抑制剂对矿物分选效果有着最为直接的影响。选择性抑制剂通过改变特定矿物表面性质，调控其对捕收剂的吸附行为，这种作用在氟磷灰石与白云石的分离过程中尤为关键，抑制剂的合理选择是提升分选效率的核心环节。在磷矿正浮选体系中，羧甲基纤维素、海藻酸钠、阿拉伯胶、果胶等天然高分子化合物常被用作碳酸盐矿物抑制剂。这类抑制剂凭借无毒、可生物降解的特性，契合绿色选矿的发展需求。而在磷矿反浮选体系中，硫酸和磷酸是常用的选择性抑制剂。近年来研究发现，羟基乙叉二磷酸（HEDP）、氨基三亚甲基膦酸（ATMP）和没食子酸等新型磷矿物抑制剂展现出独特优势，其在氟磷灰石表面的作用强度显著高于在白云石表面，能够实现更高效的矿物选择性抑制。由此可见，持续开展磷矿浮选中新型抑制剂的研发工作，对于实现磷矿物与脉石矿物的高效分离，推动磷矿资源的可持续利用具有重要意义。

国家自然科学基金、国家磷资源开发利用工程技术研究中心开放基金项目（编号：52104263、NECP2023-14）的支持下，何东升教授、唐远副教授团队重点开展了新型抑制剂富里酸对氟磷灰石与白云石浮选分离的影响及机理，以期为磷矿浮选提质实践提供理论依据和数据支撑。

研究结论

（1）单矿物浮选试验表明，在矿浆温度25 ℃、富里酸用量10 mg/L、油酸钠用量60 mg/L、pH值约5的条件下，氟磷灰石几乎不上浮，而白云石的回收率达74.26%，显示富里酸对氟磷灰石具有选择性抑制作用。

（2）混合矿浮选试验结果表明，在矿浆温度25 ℃、富里酸用量15 mg/L、油酸钠用量60 mg/L、pH值约5的条件下，对氟磷灰石-白云石人工混合矿进行浮选分离，所得磷精矿P品位为33.86%，P回收率达92.36%，浮选分离效果显著。

（3）富里酸作用后，氟磷灰石表面动电位负向移动显著，表明富里酸大量吸附于氟磷灰石表面，且在油酸钠作用下，氟磷灰石表面疏水性明显低于白云石。红外光谱分析显示，富里酸在氟磷灰石表面以化学吸附为主。在弱酸条件下，富里酸对矿物表面的吸附强于油酸钠，二者间存在吸附竞争。

（4）在弱酸条件下，富里酸选择性吸附于氟磷灰石表面，有效抑制其上浮，同时对白云石可浮性影响较小，从而实现氟磷灰石与白云石的高效浮选分离。

《金属矿山》简介

《金属矿山》由中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司和中国金属学会主办，主编为中国工程院王运敏院士，现为北大中文核心期刊、中国科技论文统计源期刊（中国科技核心期刊）、中国精品科技期刊（F5000顶尖学术论文来源期刊）、中国百强报刊、RCCSE中国核心学术期刊（A）、中国期刊方阵双百期刊、国家百种重点期刊、华东地区优秀期刊，被美国化学文摘（CA）、美国剑桥科学文摘（CSA）、波兰哥白尼索引（IC）、日本科学技术振兴机构数据库（JST）等世界著名数据库收录。主要刊登金属矿山采矿、矿物加工、机电与自动化、安全环保、矿山测量、地质勘探等领域具有重大学术价值或工程推广价值的研究成果，优先报道受到国家重大科研项目资助的高水平研究成果。根据科技部中国科技信息研究所发布的《2024中国科技期刊引证报告（核心版）》，《金属矿山》核心总被引频次位列26种矿业工程技术学科核心期刊第1位；根据中国知网发布的《中国学术期刊影响因子年报》（2024版），《金属矿山》学科影响力位居73种矿业期刊第9位。

供稿：杨 婷

编排：余思晨

审核：王小兵

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