赤銅礦浮選行為研究

劉小奇，羅云鵬，伍喜慶

（中南大學(xué)，資源加工與生物工程學(xué)院，礦物加工研究所，湖南 長沙 410083）

銅礦資源在我國經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展以及在人民的平常生活中的作用十分重要。每損耗一百噸的鋼就需要1.5噸的銅，在每生產(chǎn)一百萬發(fā)子彈就需要用到14噸的銅礦資源。我國從開采、選別到加工成品的銅資源以達(dá)到250萬噸，得到了很大的提升并且上升到全世界第二。而隨著我國的經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，對銅礦資源的需要也隨之變大但銅礦資源的匱乏，導(dǎo)致銅的供應(yīng)不求矛的一系列矛盾[5]。銅的價格起落變化較大，銅價格的穩(wěn)定指數(shù)影響其它金屬價格上下波動的趨勢。隨著易選別的硫化銅礦資源不斷削減，人們就開始把目光轉(zhuǎn)移到較難選的氧化銅礦資源的開采與利用。但其中具有工業(yè)價值的銅礦資源占的并不多,氧化銅礦僅占其中的10%左右。氧化銅礦資源在我國銅資源中的儲量大約是總儲量的25%。所以，合理開采利用氧化銅礦石已成為選礦行業(yè)的重要研究的方向。

赤銅礦是一種比較軟卻密度很大的紅色氧化物礦物，由銅的硫化物經(jīng)風(fēng)化后而形成的，稱之為次生礦物。化學(xué)式Cu2O，含銅量高達(dá)88.8%，屬于等軸晶系。因為銅品位高，所以不管脈石礦物是什么，都能用浮選法進(jìn)行處理。

本論文對赤銅礦的浮選行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,研究的內(nèi)容有：對赤銅礦進(jìn)行系統(tǒng)的浮選試驗,研究捕收劑的種類、用量對赤銅礦可浮性的影響；研究了PH值對赤銅礦浮性能的影響；研究了活化劑種類、用量及其組合對赤銅礦可浮性的影響；研究了抑制劑種類、用量對赤銅礦可浮性的影響。

1 試樣制備及試驗材料

1.1 純礦物的制備

試驗所用純礦物試樣取自浙江省杭州為民地質(zhì)標(biāo)本廠。單礦物制備方法如下：將礦石進(jìn)行破碎和篩分，挑選純度較高的赤銅礦純礦物；然后進(jìn)行稱量，接著取一定數(shù)量礦塊用外包潔凈白布的鐵錘破碎值-3mm的塊狀顆粒，又用陶瓷球磨機(jī)磨至-200+400目（-0.074mm+0.037mm）粒級的礦物作為浮選試樣，最后將制得的礦樣裝入廣口瓶中備用。

表1 赤銅礦純礦物的純度分析結(jié)果（%）

1.2 試驗藥劑及設(shè)備

試驗中用到的主要藥劑列于表2中。

表2 試驗藥劑一覽表

主要設(shè)備：破碎機(jī)（φ100×60），對軌機(jī)（φ200×75），制樣粉碎機(jī)，陶瓷球磨機(jī)，單槽浮選機(jī)（XFDⅢ型(1.5升)），掛槽浮選機(jī)（XFG型），真空過濾機(jī)（DL-5C型），pH計（PHS-3C型），電子天平（ES-103HA(0.001g)）等。

2 礦物浮選試驗

2.1 浮選流程

純礦物試驗采用以下試驗流程如圖1所示：

圖1 試驗流程

2.2 pH值對赤銅礦浮選的影響

捕收劑丁黃藥濃度為500mg/L，2#油濃度為40mg/L，在不添加活化劑的情況下，采用NaOH來調(diào)節(jié)礦漿pH值，pH對赤銅礦浮選的影響如圖2所示：

圖2 pH對赤銅礦浮選的影響

從圖中可以看出，在無活化劑的情況下，赤銅礦的整體浮選性都不是很好，因此使用較大的捕收劑濃度（500mg/L）來進(jìn)行探討，可以發(fā)現(xiàn)赤銅礦隨著pH的增大，回收率也逐漸增加。在pH值達(dá)到9時，回收率也達(dá)到最大值，但是當(dāng)pH＞10時，回收率又出現(xiàn)了回落。所以在無活化劑時，赤銅礦的適宜浮選pH范圍為8.0～10.0,其最佳浮選pH為9.0。

烷基羥肟酸濃度為25mg/L，2#油濃度為40mg/L，采用NaOH作為pH調(diào)整劑調(diào)節(jié)pH，赤銅礦回收率和pH的關(guān)系如圖3所示。

圖3 pH對烷基羥肟酸的影響

結(jié)果如圖3所示，烷基羥肟酸受pH影響較大。當(dāng)pH為8時，回收率最高，然后隨著pH的增加，赤銅礦的回收率不斷下降，最后低至70%以下。

2.3 不同捕收劑及其用量對赤銅礦浮選的影響

2.3.1 丁黃藥用量對赤銅礦浮選的影響

采用NaOH調(diào)節(jié)礦漿pH值為9，在無活化劑的條件下探討不同濃度的丁基黃藥對赤銅礦浮選的影響，如圖4所示。

圖4 丁黃藥濃度對赤銅礦浮選的影響

由圖4可以看出，赤銅礦的回收率隨著捕收劑用量的增加而增加，并且在750mg/L的濃度以內(nèi)增長較快，當(dāng)丁黃藥濃度為750mg/L時回收率最高，為79.23%。之后，隨著濃度的增加，回收率急劇下降。

2.3.2 烷基羥肟酸濃度對赤銅礦浮選的影響

采用NaOH調(diào)節(jié)礦漿pH值為8，2#油濃度為40mg/L的條件下，探討不同濃度的烷基羥肟酸對赤銅礦浮選的影響：

圖5 烷基羥肟酸濃度對赤銅礦浮選的影響

如圖5所示，隨著烷基羥肟酸用量的增加，回收率不斷升高。當(dāng)烷基羥肟酸的濃度為37.5mg/l時，回收率達(dá)到了99.03%。

由圖4和圖5可知，相較于丁基黃藥，烷基羥肟酸在赤銅礦的浮選中能取得更好的回收率。

2.4 不同活化劑及其組合對赤銅礦浮選的影響

2.4.1 硫化鈉對赤銅礦浮選的影響

捕收劑丁黃藥的濃度為125mg/L，2#油濃度為40mg/L，赤銅礦的回收率隨活化劑Na2S的用量的變化如圖6所示。

圖6 Na2S濃度對赤銅礦浮選的影響

從圖6中可以看出，Na2S對赤銅礦浮選的有顯著的影響，當(dāng)Na2S濃度在0～125mg/L時，赤銅礦的回收率隨著Na2S濃度的升高而急劇上升。

但是當(dāng)Na2S濃度超過125mg/L時，赤銅礦回收率不再增加，反而出現(xiàn)了回落。這說明，當(dāng)Na2S的濃度控制在一定范圍內(nèi)時，可以對赤銅礦的浮選產(chǎn)生良好的活化作用，對回收率增加有很大的貢獻(xiàn)，但是當(dāng)Na2S濃度再增大時對赤銅礦的活化性能會減弱。

在不加硫化鈉的情況下，赤銅礦的回收率只有64.8%，隨著硫化鈉濃度的增加，赤銅礦表面逐漸從親水狀態(tài)過渡到疏水狀態(tài)，其回收率也不斷增大，最高可達(dá)79.23%。表明硫化鈉的預(yù)先硫化可能是在赤銅礦表面形成了一層硫化膜，有助于黃藥的疏水附著和分離浮選。但當(dāng)硫化鈉濃度大于125mg/L時，硫化鈉的過量添加對浮選赤銅礦的抑制效果很明顯，可能是溶液中存在過量的HS-和S-和引起的。

2.4.2 硫酸銨對赤銅礦浮選的影響

為了考察硫酸銨在硫化浮選過程中的作用，在不添加硫化鈉情況下，丁黃藥濃度為125mg/L、2#油濃度為40mg/L，單獨添加硫酸銨，改變其用量進(jìn)行試驗探索，試驗結(jié)果如圖7。

圖7 硫酸銨對赤銅礦浮選的影響

從圖7中可以看出，只添加硫酸銨活化赤銅礦再用用黃藥浮選，赤銅礦的回收率很低，并且隨用量的增大回收率無明顯變化，說明硫化浮選時硫酸銨的加入起到消除過量硫離子帶來的不利影響的作用，并從一定程度上改善了赤銅礦的回收率。

2.4.3 組合活化劑對赤銅礦浮選的影響

作為赤銅礦最常用的活化劑，Na2S被廣泛用于各種含鋅礦石的浮選中，并能收到很好的效果，硫化鈉在赤銅礦表面可以生成一層硫離子薄膜，我們在硫化后的礦漿中，再加入（NH4)2SO4對赤銅礦礦進(jìn)行活化。

Na2S濃度為125mg/L，硫化鈉：硫酸銨=1：1，結(jié)果如圖8所示。

圖8 組合活化劑濃度對赤銅礦浮選的影響

如上圖所示，硫化鈉和硫酸銨的組合藥劑對赤銅礦浮選結(jié)果有著非常顯著的影響，隨著組合藥劑濃度的增加，赤銅礦的回收率迅速增加，組合藥劑濃度超過500mg/L時，赤銅礦的回收率達(dá)到85%以上，當(dāng)Cu2+濃度達(dá)到1250mg/L，赤銅礦回收率達(dá)到88%，此后回收率保持平穩(wěn)趨勢。因此可以得出結(jié)論，組合活化劑浮選赤銅礦的試驗中，隨著組合活化劑濃度的增加，赤銅礦的回收率不斷升高。

2.5 抑制劑對赤銅礦浮選的影響

在浮選的過程中，為了使目的礦物與脈石礦物分離，抑制劑的選擇和用量大小對浮選指標(biāo)有著很大的影響，當(dāng)選擇不當(dāng)或者用量不足的時候，會影響到精礦的品位，當(dāng)用量過大的時候，有可能影響到目的礦物的回收率，還會增加藥劑的成本的投入，在赤銅礦的浮選中，選擇水玻璃、六偏磷酸鈉這兩種抑制劑考察對赤銅礦浮選分離的影響。

2.5.1 水玻璃對赤銅礦可浮性的影響

固定烷基羥肟酸濃度為25mg/L，2#油濃度為40mg/L。研究在烷基羥肟酸作用情況下，水玻璃作為抑制劑對赤銅礦浮選行為的影響。其結(jié)果如圖9所示。

圖9 水玻璃對赤銅礦浮選的影響

從圖9可以看出，隨著水玻璃濃度的增加，赤銅礦的回收率也隨之下降，由此可知，水玻璃對赤銅礦有著良好的抑制作用。

水玻璃作為非硫化礦的抑制劑，其抑制作用是由于水化性很強的HSiO3-和硅酸膠粒直接吸附在礦粒表面，使礦粒表面親水，由于HSiO3-與H2SO3和硅酸鹽的表面發(fā)生吸附，故水玻璃對這些礦物的抑制作用很強。

2.5.2 六偏磷酸鈉對赤銅礦可浮性的影響

固定烷基羥肟酸濃度為25mg/l，2#油濃度為40mg/L。研究在烷基羥肟酸作用情況下，六偏磷酸銨作為抑制劑其濃度對赤銅礦浮選行為的影響。其結(jié)果如圖10所示。

圖10 六偏磷酸鈉對赤銅礦浮選的影響

從圖10可以看出，隨著六偏磷酸鈉濃度的升高，赤銅礦的可浮性并沒有明顯的變化，說明六偏磷鈉對赤銅礦的浮選沒有多大抑制作用。

3 結(jié)論

（1）用黃藥做捕收劑時，在無活化劑的條件下，赤銅礦的最佳浮選pH范圍為8～10，當(dāng)捕收劑濃度超過750mg/L，赤銅礦回收率隨著捕收劑濃度的升高而下降，未活化時赤銅礦的可浮性較差。

（2）硫化鈉能顯著活化赤銅礦，當(dāng)Na2S的濃度小于125mg/L時，赤銅礦浮選回收率隨之增加而增加，當(dāng)Na2S濃度大于125mg/L，赤銅礦回收率隨之增加反而降低。最佳的Na2S濃度為125mg/L左右，硫化鈉活化赤銅礦效果最好的pH范圍為10～11。在酸性和強堿性條件下，赤銅礦回收率都很低。

（3）烷基羥肟酸在浮選赤銅礦時，赤銅礦的回收率隨著烷基羥肟酸濃度的增加而升高，當(dāng)烷基羥肟酸濃度為37.5mg/l時，回收率達(dá)到99%，最佳浮選pH為8，以后隨著pH的升高，赤銅礦回收率不斷下降。烷基羥肟酸的捕收效果遠(yuǎn)高于丁黃藥。

（4）使用硫酸銨做活化劑單獨浮選赤銅礦時，赤銅礦回收率無明顯變化。硫酸銨和硫化鈉的組合活化劑的捕收效果則相對于硫酸銨單獨使用和硫化鈉單獨使用時都有很大的提升。

（5）水玻璃對這些礦物的抑制作用很強，而六偏磷酸鈉對赤銅礦表面銅離子絡(luò)合性較弱，對赤銅礦的浮選沒有抑制作用。