磷矿浮选过程中由于矿物组分的溶解和浮选药剂的解离,磷矿浮选废水中含有大量的无机离子、残留药剂和固体悬浮物。磷矿浮选废水不经过处理直接回用到浮选中会对浮选指标造成不利影响。研究磷矿浮选废水处理及其对浮选的影响对于磷矿资源的清洁高效利用具有重要意义。以贵州某中低品位硅钙质胶磷矿正-反浮选废水水质为基础,研究浮选废水回用过程中SO₄^2-、PO₄^3-、F^-、Ca²⁺、Mg²⁺对浮选效果的影响,并通过表面张力、Zeta电位、接触角、吸附量测定、红外光谱、X射线衍射分析及分子模拟等研究手段考察上述无机离子对磷矿正反浮选的影响机理。采用混凝沉淀法对废水进行处理,降低废水中无机离子对磷矿正反浮选的影响,并通过处理后废水的回用试验结果与清水浮选指标进行比较,确定合适的废水处理回用工艺。试验所用矿样主要有用矿物为氟磷灰石,主要脉石矿物为石英、白云石等,矿石中P₂O₅含量为24.26%,Mg O含量为2.91%,Ca O含量为37.55%,Si O₂含量为17.26%。通过浮选条件试验,确定合适的磨矿细度为-0.075mm占86.16%和碳酸钠用量为5 kg/t、硅酸钠用量为4 kg/t、正浮选捕收剂YS₁用量为2.6 kg/t、硫酸用量为14 kg/t、反浮选捕收剂WOS₂用量为0.5 kg/t的正-反浮选工艺流程。全流程试验最终获得精矿P₂O₅品位为30.59%,回收率为87.69%,Si O₂含量为11.42%,Mg O含量为0.82%。无机离子对磷矿正反浮选影响试验表明:Ca²⁺和Mg²⁺会使磷矿正浮选精矿P₂O₅的品位和回收率大幅度降低,Ca²⁺对磷矿反浮选精矿P₂O₅的品位和回收率影响较大,Mg²⁺对磷矿反浮选精矿P₂O₅的回收率影响较大;PO₄^3-对磷矿正浮选精矿P₂O₅的回收率影响较大;SO₄^2-会降低磷矿反浮选精矿P₂O₅的品位和回收率;F^-对磷矿正反浮选影响较小。采用混凝沉淀法对磷矿正-反浮选废水进行处理。对于正浮选废水,当氧化钙2800 mg/L、碳酸钠2800 mg/L、PAC 2000 mg/L、PAM 300 mg/L时,废水中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-的去除率分别为83.1%、69.7%、46.7%、96.5%;对于反浮选废水,当氧化钙5600 mg/L、碳酸钠3200 mg/L、PAC 2400 mg/L、PAFC 2400 mg/L时,废水中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-的去除率分别为81.4%、65.2%、48.0%、96.7%;对于正、反浮选混合废水,当氧化钙4200mg/L、碳酸钠3200 mg/L、PAC 2400 mg/L、PAM 450 mg/L时,废水中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-的去除率分别为81.7%、65.3%、45.2%、97.3%。考虑到废水混合后成分比较复杂,并且废水单独处理后回用指标优于混合处理后回用指标,所以采用磷矿正浮选和反浮选废水单独处理后顺序返回工艺。通过表面张力测试、Zeta电位测试、接触角测定、吸附试验、红外光谱测试、X射线衍射分析以及分子模拟研究得出,Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、PO₄^3-、F^-会使捕收剂溶液表面张力升高,矿物表面的接触角降低,导致胶磷矿和白云石的可浮性降低。Ca²⁺、Mg²⁺可以大量沉淀捕收剂,使捕收剂在胶磷矿和白云石表面的吸附量减少,同时还会抑制捕收剂在矿物表面吸附,降低捕收剂的捕收性和选择性;碱性条件下PO₄^3-会抑制捕收剂与胶磷矿反应,抑制磷矿浮选;酸性条件下SO₄^2-会与Ca²⁺、Mg²⁺反应生成沉淀附着在胶磷矿表面,使原本被抑制的磷矿随白云石被选出。