本课题针对四川清平地区中低品位难选胶磷矿的浮选处理进行新型捕收剂开发,目的在于得到一种浮选性能优良的新型正浮选捕收剂。通过对棉油脂肪酸进行改性,采用化学改性的方式,得到含有多官能团的复合脂肪酸型捕收剂——柠檬酸酯基羧酸新型捕收剂,并将其作为新型胶磷矿浮选剂应用于磷矿浮选。试验研究了四川清平磷矿的浮选特性,确定该矿石适宜的磨矿细度为-0.074mm百分含量91.6%左右。通过单一正浮选试验浮选指标对合成药剂进行初步评价,研究了药剂合成方式、物料配比、合成时间及反应温度的影响,确定药剂的合成方法为:按质量比0.75:1:1.75取柠檬酸、正癸醇或工业杂醇、棉油脂肪酸皂,先将固体柠檬酸和液体正癸醇一起加入反应器中,控制温度120-140℃下反应1h,得到黄色透明匀质液体,再加入固体棉油脂肪酸皂,搅拌均匀至性状不再发生变化,得到的混合产物不用经过提纯或皂化等处理直接作为磷矿浮选捕收剂使用。原矿品位22.15%,以合成药剂作为正浮选捕收剂,在磨矿细度-0.074mm含量91.6%,正浮选一粗一精一扫,反浮选一粗一扫,正浮粗选碳酸钠6.0kg/t,水玻璃2.5kg/t,合成药剂NCM-1用量0.6kg/t,精选不加药,扫选加NCM-1用量0.1kg/t,浮选温度控制20℃;反浮粗选硫酸用量9.0kg/t,柠檬酸用量0.9kg/t,捕收剂OY-68用量0.3kg/t,扫选硫酸2.0kg/t的药剂制度下,通过开路流程试验获得精矿P₂O₅品位31.58%、MgO含量0.79%、回收率66.23%的指标,经闭路试验获得精矿产率61.01%、P₂O₅品位30.51%、MgO含量0.93%、回收率84.02%的浮选指标。以工业杂醇替代正癸醇得到的合成药剂NCM-2在正浮选条件相同,反浮粗选硫酸12.0kg/t,柠檬酸0.9kg/t,捕收剂OY-68用量0.6kg/t,扫选硫酸2.0kg/t条件下,经闭路试验获得精矿产率64.61%、P₂O₅品位30.03%、回收率87.06%的浮选指标。NCM-2与NCM-1取得了相似的浮选指标,且指标达到磷矿生产的行业标准,说明该药剂合成具有一定的稳定性和工业可行性。红外光谱分析表明,合成药剂的官能团有羧基、羟基和酯基,亲水基团羟基和酯基增加了药剂的水溶性,合成改性使棉油脂肪酸形成长碳链结构的酯基羧酸,且主要产物是二元羧酸,碳链增长使药剂疏水性增大,羧酸基团个数增加使药剂捕收能力和选择性变好。表面张力测试、动电位测试、红外光谱分析及单矿物浮选试验表明,合成药剂的作用机理是通过化学吸附和物理吸附作用于矿物表面,改变矿物表面电性,降低矿物动电位进而减弱水化作用,使矿物可浮性性变好,通过降低浮选溶液体系的表面张力,使矿物表面疏水上浮。合成药剂对单矿物吸附能力胶磷矿>白云石>石英,对胶磷矿可浮性最好且在磷矿物表面具有选择性吸附作用,对石英几乎不浮,在正浮选中脱硅效果较好。该合成药剂具有水溶性好、捕收能力强、选择性好、耐低温性好的特点,且相比改性前的脂肪酸具有药剂用量少、生产成本低的优势,对降低选矿成本提高选矿效率具有重要意义,具有良好的应用前景。