起泡劑對(duì)凝灰?guī)r型氧化銅礦中微細(xì)礦泥可浮性的影響

熊 堃，左可勝，鄭貴山

(長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安 710064)

我國氧化銅礦儲(chǔ)量豐富，但具有品位低、嵌布粒度細(xì)、礦泥含量高等特點(diǎn)，加之磨礦過程中氧化銅礦易過粉碎產(chǎn)生大量的次生礦泥，嚴(yán)重惡化浮選過程，因此，在浮選過程中控制微細(xì)礦泥的可浮性，對(duì)于改善氧化銅礦選礦技術(shù)指標(biāo)具有十分重要的意義。對(duì)于新疆阿克蘇地區(qū)的氧化銅礦，屬于典型的火山凝灰?guī)r型氧化銅礦，礦石含泥重，磨礦過程中次生礦泥多，對(duì)浮選過程產(chǎn)生了明顯的影響。微細(xì)礦泥之所以對(duì)浮選過程產(chǎn)生影響，是因?yàn)槲⒓?xì)顆粒有質(zhì)量小、比表面積大的物理化學(xué)特性[1]。對(duì)于有用礦物微細(xì)顆粒，質(zhì)量小、動(dòng)量低，與氣泡碰撞的機(jī)率就小，浮選速率低，回收率低；對(duì)于脈石礦物微細(xì)顆粒，比表面積大，對(duì)藥劑的非選擇性吸附，造成藥劑耗量高，影響精礦品位；礦泥罩蓋和異相凝聚，使得含微細(xì)礦泥的氧化銅礦浮選回收成為難題之一。

多年來，許多研究者致力于高含泥氧化銅石處理工藝的研究[1-2]。李榮改等[3]針對(duì)某高泥氧化銅礦制定出“預(yù)先脫泥+硫化鈉誘導(dǎo)浮選”的工藝流程，有效避免了礦泥的不良影響。王成彥[4]研究了不同的浸出工藝，提出了基于低濃度氨堆浸的浸出—萃取—電積工藝，低濃度氨堆浸工藝處理低品位、高堿性脈石的氧化銅礦石是可行的。堆浸技術(shù)處理低含泥量大的氧化銅礦已取得了令人滿意的效果，且實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但對(duì)高含泥量的氧化銅礦，由于滲透性能差，堆浸工藝尚不成熟。盡管關(guān)于高泥氧化銅礦的處理工藝已有大量研究，但對(duì)凝灰?guī)r型氧化銅礦中微細(xì)礦泥如何影響氧化銅礦物的可浮性及其機(jī)理的深入研究不多。本論文通過凝灰?guī)r型氧化銅礦中微細(xì)礦泥(-20μm)浮選試驗(yàn)、潤(rùn)濕接觸角測(cè)定和泡沫水回收率測(cè)定，考察起泡劑種類和用量對(duì)微細(xì)礦泥可浮性的影響，從而揭示微細(xì)礦泥影響氧化銅礦物浮選的機(jī)理，為凝灰?guī)r型氧化銅礦的浮選提供理論指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)原料與試驗(yàn)方法

1.1 礦樣與試劑

凝灰?guī)r型氧化銅礦樣品取自新疆阿克蘇地區(qū)，經(jīng)破碎、磨礦后，對(duì)-74μm含量85.2%的磨礦產(chǎn)品進(jìn)行粒度分析，結(jié)果見表1。篩分分析結(jié)果說明該礦石含泥量大，次生礦泥多，其中-20μm微細(xì)粒級(jí)達(dá)65%，這部分微細(xì)粒的含銅品位為1.15%。對(duì)-74μm含量85.2%的磨礦產(chǎn)品進(jìn)行分級(jí)，得到-20μm微細(xì)礦泥作為試驗(yàn)礦樣。礦樣經(jīng)化學(xué)分析和X射線衍射分析，其結(jié)果見表2和圖1。

表1 原礦粒度組成分析

表2 礦泥的多元素分析結(jié)果

表2中的多元素分析結(jié)果表明，礦泥含銅品位1.15%，是回收的主要成分，其余有用元素含量都很低，沒有回收利用的價(jià)值。脈石成分中SiO2含量高達(dá)40.69%，CaO含量達(dá)18.70%，還有Al2O3和MgO，可見該礦石屬于高含泥高鈣鎂脈石型銅礦。

圖1為微細(xì)礦泥的XRD圖譜，結(jié)果顯示礦泥中的銅礦物主要以赤銅礦、孔雀石形式存在，還有少量硅孔雀石。脈石有石英、方解石、白云石、斜長(zhǎng)石、綠泥石以及白云母等。

圖1 礦泥的XRD圖譜

試驗(yàn)用浮選藥劑為松醇油，二乙二醇丁醚和MIBC起泡劑，均為工業(yè)浮選藥劑。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 微細(xì)礦泥浮選試驗(yàn)

為了確保礦泥分散，分級(jí)后的礦漿不經(jīng)過過濾、干燥，而直接用于浮選試驗(yàn)。根據(jù)礦漿濃度，每次取含微細(xì)礦泥50g的礦漿，加入0.5L掛槽浮選機(jī)中進(jìn)行攪拌調(diào)漿，充氣浮選5min，得到泡沫產(chǎn)品和尾礦，泡沫產(chǎn)品過濾、烘干、稱重、制樣后進(jìn)行化驗(yàn)分析。

1.2.2 潤(rùn)濕接觸角測(cè)定

采用德國KRUSS光學(xué)接觸角測(cè)量?jī)xDSA100，接觸角測(cè)量范圍在0°到180°。去離子水形成直徑1mm的液滴，垂滴在礦物表面，自動(dòng)基線調(diào)整，分析液滴形態(tài)。按照與浮選試驗(yàn)相同的調(diào)漿條件加藥，把礦樣放入藥劑溶液中浸泡，并攪拌與浮選相同的時(shí)間，過濾干燥，使用HY-12型紅外壓片機(jī)壓片，然后放在接觸角測(cè)量?jī)x的載物臺(tái)上進(jìn)行測(cè)量。

1.2.3 泡沫水回收率的測(cè)定

泡沫水是指浮選泡沫夾帶的水，泡沫水回收率是泡沫夾帶水量占浮選槽中總水量的百分?jǐn)?shù)。試驗(yàn)在浮選槽容積為0.5L的XFD型單槽浮選機(jī)中進(jìn)行，將450g水移入浮選槽，只加入一定量的起泡劑，攪拌1min，充氣浮選，刮泡5min，泡沫水回收率計(jì)算見下式。

式中ε為泡沫水回收率，m為泡沫水重量。

2 結(jié)果與討論

2.1 起泡劑用量對(duì)微細(xì)礦泥上浮率的影響

在無捕收劑存在的情況下，只添加起泡劑進(jìn)行浮選，考察了起泡劑對(duì)礦泥上浮率的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨著起泡劑用量的增加，微細(xì)礦泥上浮率增加，上浮產(chǎn)品中銅回收率與上浮率基本一致。無起泡劑時(shí)，上浮率為0；添加20g/t起泡劑后，礦泥的上浮率和銅回收率提高，達(dá)到30.68%和34.52%；繼續(xù)增加起泡劑用量，微細(xì)礦泥上浮率和銅回收率增加平緩。

圖2 起泡劑用量對(duì)微細(xì)礦泥可浮性的影響

對(duì)浮選產(chǎn)品進(jìn)行化驗(yàn)，上浮產(chǎn)品含銅品位1.20%，浮選尾礦含銅品位0.9%，二者與微細(xì)礦泥含銅品位很接近，說明起泡劑的使用沒有使礦泥中的氧化銅礦物得到富集，銅礦物只是隨微細(xì)礦泥的上浮而無選擇性地上浮。

2.2 起泡劑對(duì)微細(xì)礦泥潤(rùn)濕接觸角的影響

起泡劑的使用，使微細(xì)礦泥的上浮率增加，導(dǎo)致這一結(jié)果的可能原因一是礦泥表面具有天然疏水性，一是泡沫夾帶礦漿使礦泥進(jìn)入泡沫層。為了查明起泡劑影響礦泥上浮率的機(jī)理，測(cè)定礦泥的疏水性和考察泡沫水回收率是必要的。對(duì)礦泥的潤(rùn)濕接觸角進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，微細(xì)礦泥的潤(rùn)濕接觸角為16.5°，天然疏水性很差，說明礦泥并非因自身可浮而上浮。對(duì)與起泡劑作用后的微細(xì)礦泥也進(jìn)行了潤(rùn)濕接觸角測(cè)定，結(jié)果表明，與松醇油作用后，礦泥的潤(rùn)濕接觸角為16.8°。該結(jié)果顯示，與起泡劑作用后，礦泥的疏水性并沒有增加，可見，無捕收劑體系中，微細(xì)礦泥上浮的原因不是起泡劑與其作用提高了礦泥的疏水性。

圖3 接觸平衡示意圖

2.3 起泡劑用量對(duì)泡沫水回收率的影響

在沒有微細(xì)礦泥存在的情況下，清水中添加起泡劑增加浮選泡沫，浮選泡沫中夾帶的水量與起泡劑用量的關(guān)系如圖4所示。

圖4 起泡劑用量對(duì)泡沫水回收率的影響

由圖4可以看出，隨著起泡劑用量的增加，泡沫水回收率升高。起泡劑用量在40g/t以下時(shí)，起泡劑對(duì)泡沫水回收率的影響很大，繼續(xù)加大用量，起泡劑對(duì)泡沫水回收率的影響不顯著，說明起泡劑在一定用量范圍內(nèi)，對(duì)泡沫水回收率具有顯著影響。

將起泡劑用量對(duì)微細(xì)礦泥上浮率的影響與起泡劑用量對(duì)泡沫水回收率的影響結(jié)合起來分析，可以看出，不同的起泡劑用量下，泡沫水回收率與微細(xì)礦泥的上浮率和銅回收率三者具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。即隨著起泡劑用量的增加，泡沫水回收率上升，微細(xì)礦泥的上浮率和其中銅的回收率也增加，且三者的增加趨勢(shì)是一致，可以得出結(jié)論，起泡劑通過影響泡沫水回收率，造成嚴(yán)重的泡沫夾帶使微細(xì)礦泥上浮。

浮選過程中，微細(xì)礦泥被泡沫水夾帶而上浮，因此，微細(xì)礦泥夾帶的程度與泡沫水的回收率有密切關(guān)系。也有研究表明，泡沫水的回收率對(duì)非硫化礦脈石回收率的影響表明，微細(xì)粒脈石被夾帶進(jìn)入精礦的回收率正比于水的回收率[5-6]。因此，減弱微細(xì)礦泥的上浮，可以通過嚴(yán)格控制起泡劑用量或選擇一種合適的起泡劑等方式，降低泡沫水回收率來實(shí)現(xiàn)。

2.4 起泡劑種類對(duì)微細(xì)礦泥上浮率的影響

為了降低泡沫水對(duì)礦泥的夾帶，選擇三種起泡劑進(jìn)行了比較，這三種起泡劑及其用量對(duì)礦泥上浮率的影響如圖5所示。由圖5可以看出，使用不同種類起泡劑，微細(xì)礦泥的上浮率有所不同，上浮率按二乙二醇丁醚、MIBC、松醇油依次降低。說明起泡劑種類會(huì)對(duì)微細(xì)礦泥的上浮產(chǎn)生一定的影響。同時(shí)，無論哪種起泡劑，其用量增加，礦泥上浮率隨之增加。因此，選擇一種合適的起泡劑和盡可能降低起泡劑用量是減輕微細(xì)礦泥上浮的有效措施。

圖5 起泡劑種類對(duì)微細(xì)礦泥上浮率的影響

3 結(jié)論

1)凝灰?guī)r型氧化銅礦中微細(xì)礦泥天然疏水性低，起泡劑不能增加礦泥的疏水性，但起泡劑的使用會(huì)顯著增加礦泥進(jìn)入浮選精礦的數(shù)量，起泡劑對(duì)礦泥的上浮具有重要影響。

2)隨著起泡劑用量的增加，泡沫水回收率，微細(xì)礦泥的上浮率和銅的回收率都增加，且三者的增加趨勢(shì)一致，起泡劑通過提高泡沫水回收率，造成嚴(yán)重的泡沫夾帶使微細(xì)礦泥上浮。

3)不同種類起泡劑對(duì)微細(xì)礦泥的上浮率有不同的影響，影響的程度按二乙二醇丁醚，MIBC、松醇油依次降低。為減少凝灰?guī)r型氧化銅礦浮選中礦泥因泡沫夾帶進(jìn)入精礦，選擇合適的起泡劑和盡可能降低起泡劑用量是必需的。

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