微細粒氧化銅礦物浮選方法研究

劉殿文，尚 旭，方建軍，文書明，張文彬

（1.昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明650093；2.西部優勢礦產資源高效利用教育部工程研究中心，云南昆明650093）

我國存在著大量的微細粒礦物資源。微細粒礦物主要來源于兩個方面，一是原生礦泥，二是在碎礦、磨礦、攪拌和運輸過程中，尤其是在微細粒嵌布礦產資源細磨礦或超細磨礦的過程中，產生的大量次生礦泥。微細粒礦物的最主要特點是質量小、比表面積大和表面能高。質量小，造成了疏水性礦粒在礦漿中的動量小，與氣泡的碰撞幾率小，難于克服礦粒與氣泡之間的能壘而黏附于氣泡表面。比表面積大、表面能高，造成了脈石礦粒與有用礦粒之間的非選擇性團聚嚴重；藥劑吸附量大，并且藥劑吸附的選擇性降低。由此給礦物加工的分選過程、過濾脫水等，帶來了一系列的問題，致使微細粒的選別效果不佳，因而大量的金屬隨著微細粒流失。據報道：全世界每年約有20%的鎢、35%的磷、16%的銅，以及10%的鐵 （美國）、50%的錫 （玻利維亞）損失在細泥中。若要讓這些難浮的微細粒礦物有效上浮，采用常規的浮選工藝是行不通的，必須要研究新的工藝和方法。大量關于微細粒礦物浮選的文獻[1-3]中，提出了若干微細粒浮選的方法和設備，微泡析出式浮選被認為是最有效的微細粒浮選方法之一。本文即采用孔雀石純礦物，進行了Hallimond管常規浮選和真空微泡浮選法的研究和對比。

1 實驗礦樣及藥劑

1.1 實驗礦樣

孔雀石純礦物取自云南東川湯丹氧化銅礦，富礦塊經過手選、瓷磨、挑純后使用。經XRD分析顯示，實驗所用孔雀石與純孔雀石標準圖譜基本一致，表明實驗用孔雀石的純度很高。經化學分析，孔雀石礦樣中銅的含量為56.60%，純度為98.18%。

將孔雀石純礦物沉降分級成8個粒級，分別是+74μm、60～74μm、50～60μm、40～50μm、30～40μm、20～30μm、10～20μm和-10μm的微細粒級。對粗粒級礦樣，用蒸餾水多次清洗后，作為實驗研究用礦樣。

1.2 實驗藥劑

硫化劑Na2S·9 H2O為分析純，天津化學試劑三廠生產，配制濃度為5%；活化劑EDP為自制的胺的磷酸鹽類藥劑，產狀為白色粉末，配制濃度為1%；捕收劑丁基黃藥，采用白銀選礦藥劑廠生產的工業純藥劑，配制濃度為1%。

2 實驗方法與裝置

每次實驗用TG628 A分析天平稱取孔雀石試樣0.5g。采用78 H W-1型恒溫磁力攪拌器在燒杯內調漿，然后將調好漿的溶液移入到改進的Hallimond管 （體積約為50 ml）中進行浮選。浮選所用氣體為氮氣，充氣量為40～45 ml/min，調漿時間為4 min，浮選時間為6 min，所有實驗均在室溫條件下完成。

3 實驗過程與結果

3.1 孔雀石純礦物的Halli mond管浮選

實驗采用粗細不同粒級孔雀石純礦物，進行分粒級浮選試驗。將前述通過水析分成粗細不同的8個粒級的孔雀石純礦物各稱取0.5g，在相同的試驗裝置和藥劑條件下，進行調漿和浮選。藥劑濃度分別為：Na2S·9 H2O 1.0×10-3mol/L，EDP 1.0×10-3mol/L，Bu X 1.5×10-3mol/L。調漿時間為4 min，浮選時間均為6 min。實驗結果見圖1。

圖1 相同條件不同粒級孔雀石上浮率變化

從圖1可以看出，在所選粒度范圍內，大于20μm以上所有粒級，回收率均超過了80%；最易上浮的粒級是40～50μm，上浮率達到了97%；而-10μm的浮選效果最差，上浮率僅為26.4%；其次是10～20μm的效果較差，上浮率僅為63%。

3.2 孔雀石純礦物的真空微泡浮選

3.2.1 上浮率與浮選體系真空度的關系試驗

本研究采用實驗室型的真空浮選管 （Vacuu m t ube），進行微細粒級孔雀石純礦物真空浮選的試驗研究，容積為170 ml。微泡析出的方法，是采用真空泵在礦漿表面抽氣，造成礦漿負壓而析出微泡。真空浮選產生微泡的多少和產生速率高低，與浮選體系的真空度有很大的關系，這影響到氧化銅礦物的回收率。因此，首先選用最難選的-10μm粒級的孔雀石，進行了上浮率與真空度之間的關系試驗。試驗用礦樣各為0.5g，真空度用自制“U”型管水銀壓力計進行測量，試驗選用的真空 度 分 別 為 37c mHg、42c mHg、47c mHg、52c m Hg、55c m Hg和57c m Hg。實驗結果見圖2。

圖2 孔雀石上浮率與浮選體系真空度之間關系

整體而言，孔雀石上浮率隨體系真空度的增大而上升。在低于50c m Hg的真空度時，上升的斜率相對較緩；而當真空度高于50c mHg時，上浮率上升的趨勢較快。但從試驗現象來看，當真空度上升至57c m Hg時，微泡產生速率太大、泡量太大而快速兼并成大泡，礦物隨大泡升浮的“哄抬”作用比較明顯，嚴重地紊亂了礦漿環境，盡管此時上浮率比較大，但不適于浮選的有效進行。綜合考慮，較優的真空度為55c mHg，此時孔雀石的上浮率為38.3%。對于如此微細粒級的難選氧化銅礦，在浮選條件并未優化的條件下，已算比較不錯的結果。

3.2.2 孔雀石純礦物分粒級真空微泡浮選試驗

本組試驗選用前述較優的真空度—55c m汞柱（c m Hg）。各粒級孔雀石真空浮選的藥劑制度，與前述用Halli mond管分粒級浮選試驗相同，浮選時間均為6 min。各粒級真空浮選與對應粒級常規Halli mond管浮選的試驗結果對比，見圖3。

圖3 孔雀石純礦物真空浮選與常規浮選上浮率對比

由圖3中數據可見，8個粒級中，除-10μm粒級之外的7個粒級的回收率，用Halli mond管浮選比用真空浮選的回收率高。但對于-10μm的微細粒級，卻是用真空管浮選的回收率高于用Halli mond管浮選，上浮率高出近12個百分點。由此表明，對于微細粒級氧化銅礦物的浮選，微泡浮選優于常規浮選。同時我們也發現，兩種浮選方法的最易浮選的粒級是不同的，真空浮選的最易浮選粒級為30～40μm，而常規浮選的最易浮選粒級為40～50μm。但該真空浮選試驗，只能是初步說明真空微泡浮選對微細粒級的氧化銅礦的浮選較常規浮選有優勢，其規律性還有待于進一步的研究和證實。

4 結語

對于微細粒級孔雀石純礦物，真空微泡浮選的結果優于常規浮選，表明真空微泡浮選法是回收微細粒氧化銅礦物的有效方法。其主要原因是：真空浮選法可以優先在疏水性礦物表面析出大量的活性微泡，大量的活性微泡的存在，增大了氣泡與疏水性微細礦粒之間的碰撞概率和黏附概率，從而提高了微細粒孔雀石的浮選效率。