異丁基黃藥對(duì)黃銅尾礦有價(jià)元素銅的浮選技術(shù)研究

李燕怡 劉明寶 郭晉邑 楊金星

（1商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院 陜西商洛 726000）

異丁基黃藥對(duì)黃銅尾礦有價(jià)元素銅的浮選技術(shù)研究

李燕怡1劉明寶2郭晉邑2楊金星2

（1商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院/陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室2商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院 陜西商洛 726000）

隨著經(jīng)濟(jì)、科技的不斷發(fā)展，全世界對(duì)銅的需求量也不斷增加，銅礦開(kāi)采加劇造成尾礦堆積使環(huán)境污染加劇、資源浪費(fèi)日益嚴(yán)重，銅礦資源開(kāi)展二次利用就很有意義。選擇“磨礦—浮選”的工藝流程進(jìn)行浮選，再利用控制變量的方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定對(duì)銅尾礦最佳的浮選條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括最佳工藝條件，包括測(cè)定磨礦細(xì)度95%，捕收劑異丁基黃藥的用量150 g/t，起泡劑二號(hào)油的用量40 g/t，抑制劑氧化鈣用量1.5 g/Kg，分散劑碳酸鈉的用3.0 g/Kg。最紅可獲得銅品位為2.10%、回收率為59.98%的銅精礦。

銅尾礦浮選；捕收劑；抑制劑；起泡劑；分散劑

1 引言

銅礦資源在電子產(chǎn)業(yè)和軍工產(chǎn)業(yè)都有舉足輕重的地位，銅礦資源的利用程度對(duì)提取技術(shù)和資源循環(huán)發(fā)展提出了高標(biāo)準(zhǔn)高要求[1,2]。出于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略考慮，對(duì)已開(kāi)發(fā)銅尾礦資源進(jìn)行資源二次利用也是實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)的新途徑[3]。尾礦堆積在礦產(chǎn)開(kāi)采區(qū)域形成大量固體廢棄物，所含的重金屬離子經(jīng)過(guò)地表徑流嚴(yán)重影響礦區(qū)植被生長(zhǎng)，長(zhǎng)期堆存同時(shí)也造成河流、地下水污染等嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，當(dāng)前尾礦再利用的途徑非常多，比如建筑免燒磚、加氣混凝土、墻體保溫材料等等。出于尾礦資源的高附加值循環(huán)利用以及水資源的保護(hù)出發(fā)，有價(jià)元素回收的高效浮選技術(shù)值得探索。選擇“銅硫混浮—銅硫混合精礦再磨再分離”工藝[4,5]。決定浮選效率的關(guān)鍵因素還包括浮選藥劑和調(diào)整劑[6,7]。浮選藥劑的加入能最大化提高浮選效率[8]，調(diào)整劑作為浮選條件控制藥劑，通過(guò)改變浮選體系的酸堿度、起泡程度來(lái)調(diào)控整個(gè)浮選過(guò)程[9]。從工藝選擇到藥劑使用都直接影響對(duì)礦物元素的提取效果，確定最佳條件保證最佳的資源利用率，短期可以獲得較優(yōu)的工業(yè)化路線，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看對(duì)礦產(chǎn)資源利用效率的提高具有指導(dǎo)意義[10,11]。利用控制變量法，確定最佳浮選條件，包括測(cè)定磨礦細(xì)度，捕收劑種類和用量，起泡劑用量，抑制劑用量，分散劑用量。提高對(duì)銅尾礦的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器

實(shí)驗(yàn)研究中所用試劑及儀器包含工業(yè)純級(jí)異丁基黃藥（C5H9NaOS2）、工業(yè)純級(jí)二號(hào)油（C24H38O4）、分析純氧化鈣、碳酸鈉；賽多利斯科學(xué)儀器有限公司電子天平（BSA2202S-CW）、南昌市恒業(yè)礦冶機(jī)械廠單槽式浮選機(jī)（XFD-3L型）、上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司標(biāo)準(zhǔn)篩（200目標(biāo)準(zhǔn)篩）、江西省恒誠(chéng)選礦設(shè)備有限公司錐形球磨機(jī)（XMQ-240×90）等等。此外，實(shí)驗(yàn)中還用到容量瓶，燒杯，移液管，玻璃棒，注射器，洗瓶等儀器。

2.2 礦樣的物相表征及分析

礦樣及其性質(zhì)礦樣取自陜西某銅礦尾礦，尾礦中含銅含量0.12%。主要金屬礦物及礦樣的化學(xué)多元素物相分析見(jiàn)圖1所示。

2.3 磨礦細(xì)度對(duì)浮選試驗(yàn)的影響

合理的細(xì)度既要保證礦物充分分離，又要避免過(guò)分粉碎。研究在不同磨礦細(xì)度下的浮選結(jié)果。捕收劑80g/t，起泡劑30g/t。將不同時(shí)間段磨礦的式樣進(jìn)行200目的標(biāo)準(zhǔn)篩篩選。浮選結(jié)束后將浮選產(chǎn)物烘干稱重，試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

結(jié)果表明此銅尾礦的浮選回收率跟隨著磨礦細(xì)度的上升而下降，銅的品位隨著磨礦細(xì)度的上升先上升后下降形成一個(gè)峰值，銅的品位達(dá)到了0.51%，銅的回收率也很高，浮選效果良好。由于尾礦中銅的嵌布不均勻，銅結(jié)合率高，容易上升的粗粒銅與硫化銅只占有極少部分，所以銅會(huì)隨著磨礦系度的增加回收率卻會(huì)下降而品位卻會(huì)上升后下降形成峰值。綜合考慮選取磨礦細(xì)度在74μ比例95%為宜。

圖1 原礦物相分析

圖2 磨礦細(xì)度實(shí)驗(yàn)

2.4 捕收劑條件實(shí)驗(yàn)

捕收劑在礦物表面的作用有物理吸附、化學(xué)吸附和表面化學(xué)反應(yīng)。異丁基黃藥是一種常見(jiàn)的捕收劑，他的應(yīng)用很廣泛圖4是異丁基黃藥對(duì)尾礦回收率及其品位的影響。通過(guò)改變捕收劑異丁基黃藥的用量來(lái)確定捕收劑的最佳濃度。每次浮選捕收劑濃度分別為40g/t，80g/t，150g/t，200g/t，250g/t，300g/t起泡劑濃度為30g/t浮選時(shí)間為浮選時(shí)間為5min，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3表明當(dāng)捕收劑用量在150g/t時(shí)品味最高0.55%，同時(shí)回收率也為最高22.20%。銅品位和回收率整體成先上升后下降的趨勢(shì)，由于試樣中含有黃鐵礦在增加捕收劑用量會(huì)將一些可浮性較好的黃鐵礦浮出，影響到了銅精礦的品位與回收率所以當(dāng)捕收劑用量為150g/t時(shí)為異丁基黃藥作為捕收劑的最佳添加量。

2.5 抑制劑條件實(shí)驗(yàn)

抑制劑可減緩聚合反應(yīng)。試驗(yàn)中抑制劑為氧化鈣，pH大于8.5時(shí)可以有效地抑制黃鐵礦與氧化的黃鐵礦表面作用生成親水的氫氧化鐵薄膜Fe(OH)2和Fe(OH)3。本身還可以調(diào)節(jié)pH使礦漿呈堿性使礦泥聚沉，一定程度上能夠消除礦泥對(duì)礦粒附著的有害作用，而且合理地使用石灰還能使泡沫保持一定的黏度而有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

結(jié)果表明當(dāng)氧化鈣使用量為1.5g/Kg時(shí)品位最高1.92%同時(shí)也為回收率最高值57.96%。所以當(dāng)抑制劑用量為1.5g/Kg時(shí)為氧化鈣作為抑制劑的最佳添加量。

圖3 捕收劑用量實(shí)驗(yàn)

圖4 抑制劑用量試驗(yàn)

2.6 分散劑條件實(shí)驗(yàn)

分散劑可使礦粒之間的排斥力和礦粒表面的負(fù)電性增強(qiáng)，礦粒表面呈現(xiàn)強(qiáng)的親水性，防止礦粒聚結(jié)。分別依次將不同質(zhì)量的碳酸鈉與等量尾礦礦樣一并研磨，至尾礦粒度-200目占95%，最后將浮選產(chǎn)物烘干稱重，試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

結(jié)果表明隨著碳酸鈉用量的增加銅的品位增加當(dāng)分散劑用量為3.0g/Kg時(shí)銅的品位達(dá)到最大值1.22%，同時(shí)回收率也隨著增加到41.75%所以分散劑用量為3.0g/Kg時(shí)為碳酸鈉作為分散劑的最佳添加量。

2.7 起泡劑條件實(shí)驗(yàn)

起泡劑可促使浮選礦漿中氣泡的形成，加入后能夠強(qiáng)烈地降低水的表面張力。以二號(hào)油為作為起泡劑。最后將浮選產(chǎn)物烘干稱重，試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。結(jié)果可知隨著二號(hào)油用量的增加，銅尾礦回收的銅的品位先增加后減少當(dāng)起泡劑用量為40g/t時(shí)達(dá)到最大值為2.10%，同時(shí)也達(dá)到了回收率的最大值59.98%。因?yàn)槠鹋輨?yīng)有一個(gè)最佳溶濃度，如果濃度過(guò)低起泡速度緩慢難以被浮選機(jī)刮板刮下，如果濃度過(guò)高藥耗亮增大形成浪費(fèi)，而且泡沫量形成過(guò)多但不持久。所以起泡劑用量為40g/t時(shí)為二號(hào)油作為起泡劑的最佳添加量。

圖5 分散劑用量試驗(yàn)

圖6 起泡劑用量試驗(yàn)

結(jié)語(yǔ)

本研究以商洛銅尾礦為對(duì)象，以丁基黃藥、二號(hào)油、氧化鈣、碳酸氫鈉等實(shí)驗(yàn)藥劑。利用控制變量法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定對(duì)該地銅尾礦獲得銅精礦的最佳浮選條件。經(jīng)多元素及物相分析表明商洛某銅礦尾礦中的銅氧化率高，結(jié)合率高，品位低僅為0.12%，并且泥化嚴(yán)重，分離難度較大。尾礦中的主要礦石有黃銅礦，黃鐵礦，輝銅礦，主要金屬礦物為黃銅礦，黃鐵礦，輝銅礦等，脈石礦物主要有硅鹽和鋁鹽。黃銅礦與黃鐵礦成共生關(guān)系密切，呈細(xì)粒微細(xì)粒不均勻嵌布，難以單體解離，為提高其回收效果，浮選前必須進(jìn)行磨礦用以提高銅礦物的解離度。在磨礦細(xì)度為-200目占95%的情況下，采用了四次精選的開(kāi)路試驗(yàn)結(jié)果表明:異丁基黃藥用量為150g/t，氧化鈣用量為1.5g/Kg，碳酸鈉用量為3.0g/Kg，起泡劑用量為40g/t,礦漿濃度為50%，浮選時(shí)間為5min的條件下可以得到品位2.10%的精銅礦，銅的回收率為59.98%。

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The Technology Reseaech of Flotation on Copper Tailing by Isobutyl yellow

Li Yanyi1Liu Mingbao2Guo Jinyi2Yang Jinxing2

（1 ShangLuo University College of Chemical Engineering and Modern Materials/Shaanxi Key Laboratory of Comprehensive Utilization of Tailings Resources 2 College of Chemical Engineering and Modern Materials）

With the continuous development of economy,science and technology,the world is also increasing demand for copper,copper mining aggravate tailings stacking exacerbated the environmental pollution and resource waste is becoming more and more serious.Chooses the process flow of“grinding and flotation” according to the mineral characteristics.Us the method of control variables,the flotation of copper tailings best conditions were determined through the experiment,including the determination of 95%grinding fineness,the collectordosage of isobutyl xanthate is150 g/t,the dosage of the no.2 oil is 40 g/t,the dosage inhibitor calcium is 1.5 g/Kg,the dosage of dispersant sodium is 3.0 g/Kg.Eventually concentrate was recovery 59.98%in series tests.

Recycling of Copper tailings;Collectors;Inhibitors;Foaming agents;dispersant

李燕怡，女（1987.8-），碩士研究生，講師，研究方向，無(wú)機(jī)非金屬材料合成。

項(xiàng)目支持陜西省技廳項(xiàng)目：《商洛市典型尾礦資源綜合利用關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范》2012KTDZ02-02-04丹鳳縣科技局項(xiàng)目：《丹鳳皇臺(tái)銅尾礦中主要金屬元素回收技術(shù)研究》DK-2014-1