基本介紹
- 中文名：偏磷酸鈉
- 外文名：sodium polyphosphate
- CAS：10361-03-2
- EINECS：233-782-9
基本信息,物化性質,穩定性和反應性,鑑別試驗,含量分析,質量指標分析,毒性,用途,六偏磷酸鈉對方解石的抑制機理,實驗,結論,
基本信息
中文名稱：偏磷酸鈉
中文別名：二縮原磷酸鈉
英文名稱：Sodium metaphosphate
英文別名：METAPHOSPHORIC ACID , SODIUM SALT;METAPHOSPHORIC ACID(HPO3）, SODIUM SALT (1:1）;sporix;SODIUM M-PHOSPHATE;METAPHOSPHORIC ACID SODIUM SALT;
CAS號：10361-03-2
分子式：NaO3P
分子量：101.96200
精確質量：101.94800
PSA：91.34000
LogP：0.50480
物化性質
熔點：600ºC
儲存條件：庫房通風低溫乾燥，與H發孔劑、鹼類分開存放。
穩定性和反應性
穩定性：正常環境溫度下儲存和使用，本品穩定。
避免接觸的條件：靜電放電、熱、潮濕等。
禁配物：強氧化物，強酸，強鹼。
鑑別試驗
- 取細粉狀試樣約1g，在劇烈攪拌下緩慢加於100mL 5%氯化鉀溶液中，應形成凝膠狀物質。
- 取試樣50mg，與10ml硝酸和50ml水混勻，沸煮約30min，冷卻，其鈉試驗(IT－28）和磷酸鹽試驗(IT－26）均呈陽性。
含量分析
精確稱取試樣約800mg，移入一500ml容量瓶中，加水100ml和硝酸25ml，在加熱板上煮沸10min。冷卻後用水定容後混勻。吸移此溶液20.0ml於500ml錐形燒瓶中，加水100ml，加熱至恰好沸騰。在攪拌下加喹鉬檸酮試液(TS－202）50ml，蓋上表面皿，在通風良好的櫥內煮沸1min。在不斷攪拌下冷卻至室溫，並經一已恆重的古氏坩堝(或中等孔隙度的多孔玻璃坩堝）過濾，用水洗滌5次每次25ml。於約225℃下乾燥30min，冷卻後稱重。每毫克沉澱相當於五氧化二磷(P205）32.074μg。
質量指標分析
- 砷：用稀鹽酸試液(TS－117）配製1g/15rnl試樣液，然後按GT－3方法測定。
- 氟：取試樣1g溶於5mL 1：1稀鹽酸中作為試樣液，按GT－15方法測定，用0.1ml氟標準液。
- 重金屬：取試樣2g與稀鹽酸試液(TS－117）25ml一起溫熱，至不再溶解，用水稀釋至25ml，必要時過濾，以此作為試樣液。按GT－16方法測定。對照液(溶液A）的鉛離子量取20μg。
毒性
- ADI 0～70mg/kg(以P2O5計；FAO/WHO，2001）。
- GRAS(FDA，§182.6769，2000）。
- LD50 830mg/kg（小鼠，腹腔）。
用途
軟水劑。
六偏磷酸鈉對方解石的抑制機理
方解石是大多數氧化礦石的重要脈石礦物，它的存在直接影響有用礦物的浮選。白鎢礦和黑鎢礦同時有效浮選及鎢礦物與含鈣脈石礦物的浮選分離一直是選礦的技術難題；對於脈石以含鈣礦物為主的氧化鉛鋅礦石，用傳統的硫化法浮選存在許多不能滿意解決的複雜問題；由於結構中含有相同的金屬鈣離子，從方解石中優先浮選螢石存在很多問題。
六偏磷酸鈉是典型的無機調整劑，用途很廣。在浮選過程中常用作抑制劑，例如在一水硬鋁石和高嶺石的浮選分離中，六偏磷酸鈉在低用量條件下，對高嶺石的抑制作用大於對一水硬鋁石的，可實現鋁土礦的正浮選脫矽；而在高用量的條件下，六偏磷酸鈉對一水硬鋁石的抑制作用很強，對高嶺石的抑制作用與低用量條件相比沒有明顯變化，從而可以實現鋁土礦的反浮選脫矽；譚欣和李長根以新研製的氧化礦浮選螯合型捕收劑CF為核心，用六偏磷酸鈉和水玻璃作為方解石、白雲石等的選擇性抑制劑，在常溫條件下自然pH礦漿中成功實現了氧化鉛鋅礦物和含鈣、鎂、鐵、矽礦物的分離，並取得良好的指標。六偏磷酸鈉還可用作分散劑，陳建華等針對雲南蘭坪氧化鉛礦石嵌布粒度較細、含泥較高的特點，採用大量六偏磷酸鈉作為礦泥分散劑來消除礦泥的影響，試驗結果表明，在不脫泥的情況下，採用一次粗選、一次精選和一次掃選的流程，鉛精礦品位可以達到64.35%，鉛浮選回收率達到89.06%；王毓華等利用沉降試驗考察了六偏磷酸鈉對一水硬鋁石、高嶺石、伊利石和葉蠟石分散行為的規律，分析了六偏磷酸鈉提高4種鋁矽酸鹽礦物分散性的作用機理，並發現六偏磷酸鈉的分散效果要比焦磷酸鈉和磷酸三鈉的好。
雖然六偏磷酸鈉在浮選中是一種重要的調整劑，但關於其與礦物作用的機理研究並不是很多。王德燕和戈保梁認為六偏磷酸鈉對蛇紋石礦泥的抑制作用來自以下幾個方面：
1） 六偏磷酸鈉生成Na4P6O182−離子吸附於蛇紋石表面並生成穩定的親水絡合物；
2） 六偏磷酸鈉吸附在蛇紋石表面會使礦物表面電負性增強，使得礦物難以附著在帶電的氣泡上；
3） 六偏磷酸鈉的吸附還使蛇紋石水化作用得到加強，而對陰離子的吸附減弱。
張國范等認為，六偏磷酸鈉和捕收劑油酸鈉在礦物表面存在競爭吸附，六偏磷酸鈉的存在影響了油酸鈉在一水硬鋁石和高嶺石表面的吸附。胡岳華等通過研究發現，六偏磷酸鈉與礦物表面上的Al元素絡合，對一水硬鋁石完全罩蓋而產生抑制作用，對高嶺石的部分吸附使得陽離子捕收劑可以柵欄吸附而使高嶺石礦物表面疏水被浮。丁浩等通過金紅石與石榴石浮選分離研究發現，六偏磷酸鈉對石榴石的抑制作用存在兩種機理：
1） (NaPO3）6與石榴石表面Fe2+發生化學鍵合導致其牢固吸附而使石榴石表面強烈親水；
2） (NaPO3）6選擇性溶解石榴石表面Ca2+導致石榴石與捕收劑作用的表面活性質點減少。本文作者同過浮選試驗、紅外光譜、吸附量測試、動電位測試等技術和方法，就六偏磷酸鈉對方解石表面性質的影響進行研究，為發展高效含鈣礦物抑制方法提供基礎。
實驗
1、原料與試劑
(1） 礦樣
方解石取自長沙礦石粉廠，塊礦經手碎手選後用瓷球磨細並篩分至粒徑小於0.15mm，化學分析與X射線衍射分析均表明其純度在95%以上。
(2） 試劑
油酸鈉，化學純，相對分子質量304.45；六偏磷酸鈉(NaPO3）6，分析純，相對分子質量611.77；無水碳酸鈉，分析純，相對分子質量105.99；氫氧化鈉，分析純，相對分子質量40。試驗用水為一次蒸餾水。
2、實驗方法
（1）浮選試驗
稱取2g粒徑小於0.15mm方解石礦樣加入到掛槽浮選機中，加適量蒸餾水，攪拌，用Na2CO3溶液調pH值，攪拌時間為3min；六偏磷酸鈉為調整劑，攪拌時間為4min；油酸鈉為捕收劑，攪拌時間4min；刮泡時間為4min。泡沫產品過濾，乾燥，稱量。
（2）ICP光譜儀元素分析
六偏磷酸鈉在方解石表面吸附量的測定：稱取2g粒徑小於0.15mm礦樣，加到掛槽浮選機中，加入40mL蒸餾水，用Na2CO3溶液調pH值，再加入六偏磷酸鈉，攪拌30min；將調好的礦漿放入離心機中離心，取上層清夜，利用ICP光譜儀對其進行元素分析，得到殘餘液P的含量，差減即可得到吸附在方解石表面六偏磷酸鈉的含量。
方解石表面鈣離子溶解量的測定：稱取2g粒徑小於0.15mm礦樣，加到掛槽浮選機中，加入40mL蒸餾水，用Na2CO3溶液調pH，再加入六偏磷酸鈉，攪拌30 min；將調好的礦漿放入離心機中離心，取上層清夜，利用ICP光譜儀對其進行元素分析，可得到殘餘液鈣離子的含量，即在六偏磷酸鈉作用下方解石表面鈣離子溶解量。
（3）紅外光譜分析
將粒徑小於0.15mm的純礦物用瑪瑙研缽研磨至粒徑小於5μm，稱取2g，加到掛槽浮選機中，加入40mL蒸餾水，調節pH，加入一定量的六偏磷酸鈉，攪拌30min，濾去上層清液，取下層礦物，乾燥，送樣分析。另方解石純礦物和六偏磷酸鈉藥劑也做紅外光譜分析。
（4）動電位測定
將粒徑小於0.15mm的純礦物樣用瑪瑙研缽研磨至粒徑小於5μm，配成0.01%的礦漿，在磁力攪拌器上攪拌5min，測定礦漿pH值，取上述樣品加入樣品池，在Zetaplus電位測定儀上測量藥劑作用前後礦樣的動電位
結論
1） 浮選試驗結果表明，六偏磷酸鈉則對方解石有著良好的抑制作用。
2） 紅外光譜分析和吸附量測試均表明，六偏磷酸鈉不是在方解石表面形成吸附物來實現抑制的。方解石表面鈣離子溶解量測試結果進一步表明，六偏磷酸鈉能溶解方解石表面的Ca2+，即能去掉方解石表面活性點，從而使油酸鈉分子結構中的陰離子活性基團難以在方解石表面吸附，因此實現方解石的抑制。
3） 動電位測試從另外一個方面證明了六偏磷酸鈉溶解了方解石表面的活性點Ca2+，從而導致方解石表面動電位顯著下降。
