硅孔雀石在常規的浮選工藝過程中難回收原因研究

徐曉會

(華北理工大學研究生學院，河北 唐山 063210)

硅孔雀石是一種具有較高工業價值的銅礦資源，其資源量在氧化銅礦中僅次于孔雀石位居第二位，含銅量一般可以達到35%左右。然而在常規的浮選工藝過程中硅孔雀石直接進入尾礦被棄掉，造成了銅礦資源的嚴重浪費。現階段處理氧化銅礦的主要方法為硫化-黃藥浮選法，而硅孔雀石在該體系下不能被回收利用，本文在硫化—黃藥浮選體系下，通過浮選實驗研究了硅孔雀石在硫化-黃藥浮選體系、銨鹽-硫化-黃藥浮選體系及在磷酸乙二胺-硫化-黃藥浮選體系下的浮游特性，結合相關文獻進而分析了硅孔雀石在常規的浮選工藝過程中難回收的原因[1-4]。

1 實 驗

1.1 礦物樣品與試劑

硅孔雀石純礦物試樣來自非洲某氧化銅礦，將塊礦清洗除泥，自然風干后在無污染的條件下進行手碎、挑純，然后在研缽內磨細至-0.074+0.043 mm范圍內，置于磨口瓶中，供實驗使用。其化學多元素分析見表1。

表1 硅孔雀石純礦物的化學多元素分析結果/%Table 1 Chemical analysis of pure minerals of chrysocolla samples

本實驗中所用磷酸乙二胺為實驗室自制，為分析純、異戊基黃藥為工業純、Na2S·9H2O及無機銨鹽為分析純、實驗用水為蒸餾水。

1.2 實驗方法與儀器

在Hallimond管中進行硅孔雀石無沫浮選實驗研究。每次稱取0.5 g硅孔雀石放入50 mL燒杯中進行調漿，向盛有試樣的燒杯中依次加入調整劑、捕收劑并分別攪拌若干分鐘，轉速控制在750 r/min；將調好的礦漿轉入Hallimond管內并加入去離子水至管內溶液體積為50mL，進行充氮浮選，充氣量為60～65 泡/min，調漿時的礦漿固液比約為浮選時的6倍。在硅孔雀石浮選實驗結果計算過程中，硅孔雀石的上浮率采用上浮礦物的重量百分數來進行表示。為了減少誤差，每組實驗至少重復三次，實驗結果參照前后趨勢取平均值。

2 結果與分析

2.1 硫化-黃藥浮選體系

在pH值為10，異戊基黃藥用量為5×10-3mol/L的條件下，研究了硫化用量對硅孔雀石浮選的影響。

圖1 硫化鈉對硅孔雀石浮選的影響Fig.1 Effect of sodium sulfide dosage on flotation of chrycosolla

由1圖可知，在整個范圍內硅孔雀石的回收率都非常低，在硫化鈉用量為1.5×10-3mol/L時出現回收率的最高點。

2.2 無機銨鹽-硫化-黃藥浮選體系下

選用多種無機銨鹽作為硅孔雀石的硫化促進劑，研究其在硫化-黃藥浮選體系下的浮游特性。以下實驗均在pH值為10的條件下，采用相同的藥劑用量：異戊基黃藥用量為5×10-3mol/L，硫化鈉用量為1.5×10-3mol/L，只改變銨鹽用量。

選取多種常見的無機銨鹽，無機銨鹽有：氟化銨（NH4F）、氯化銨（NH4Cl）、硝酸銨（NH4NO3）、磷酸二氫銨（NH4H2PO4）、碳酸氫銨（NH4HCO3）、碳酸銨（(NH4)2CO3）、硫酸銨（(NH4)2SO4）、草酸銨（(NH4)2C2O4）、磷酸氫二銨（(NH4)2HPO4）。

由圖2可以看出在含有一個銨根離子的銨鹽在全范圍內，對于硫化的促進效果都比較差，硅孔雀石的回收率最高才能達45%左右。其中碳酸氫銨在全范圍藥劑用量條件下回收率均明顯優于其他銨鹽，并且隨著用量的增加還有不斷上升的趨勢。但是回收率比較低，達不到可以回收利用的條件。

圖2 銨鹽對硅孔雀石浮選的影響Fig.2 Effect of ammonium dosage on flotation of chrycosolla

由圖2可以看出，在含有兩個銨根離子的銨鹽在全范圍內，對于硫化的促進效果都比較差，硅孔雀石的回收率最高才能達37%左右。碳酸銨與磷酸氫二銨回收率要明顯高于其他兩種銨。在用量為5.5×10-3mol/L之前，磷酸氫二銨優于碳酸銨。在5.5×10-3mol/L之后，碳酸銨優于磷酸氫二銨，但四種銨鹽的浮選效果均較差，回收率不高。

2.3 磷酸乙二胺-硫化-黃藥浮選體系

選用磷酸乙二胺作為硅孔雀石的硫化促進劑，在pH值為10，硫化鈉用量為1.5×10-3mol/L，異戊基黃藥用量為5×10-3mol/L的條件下，研究了磷酸乙二胺對硅孔雀石浮選的影響。

由圖3可知，硅孔雀石的回收率曲線出現了反復波動的現象。在較低濃度條件下，硅孔雀石回收率非常低。隨著磷酸乙二胺用量不斷增加在3×10-3mol/L時，硅孔雀石的回收率達到最大值，當用量到達6×10-3mol/L時，再次出現峰值，但回收率沒有之前峰值高，繼續增加用量，回收率不斷下降。即表現出高濃度的磷酸乙二胺對硅孔雀石的抑制作用。但磷酸乙二胺表現出了對硅孔雀石較強的硫化促進作用，硅孔雀石的回收率最高可達到83%左右。

圖3 磷酸乙二胺用量對硅孔雀石浮游特性的影響Fig.3 Effect of EDP dosage on flotation of chrycosolla

在該體系下，申培倫[5]研究指出在磷酸乙二胺—硫化—黃藥浮選體系下，選用丁基黃藥，以及磷酸乙二胺用量在較小范圍（數量級10-5）時，磷酸乙二胺對孔雀石的促硫化效果非常明顯，當磷酸乙二胺的用量大于一定的程度（數量級10-4）時，磷酸乙二胺的加入開始惡化孔雀石礦物的浮選效果。實驗現象說明了磷酸乙二胺用量在一定范圍內時是氧化銅礦有效的促硫化劑；當磷酸乙二胺用量過大時，它將成為氧化銅礦的抑制劑。而在本實驗中磷酸乙二胺在低用量的條件下，對硅孔雀石基本沒有促進硫化的作用，能夠達到促硫化硅孔雀石的數量級為10-3，遠遠超過了促硫化孔雀石的范圍，并且已經對孔雀石產生了強烈的抑制作用。

3 結 論

（1）在單一的硫化-黃藥浮選體系下，硅孔雀石的回收率非常低，證明在該體系下硅孔雀石不能被有效回收。

（2）在銨鹽-硫化-黃藥浮選體系下，無機銨鹽對硅孔雀石的促硫化效果非常差。因此在實踐生產過程中選擇無機銨鹽，并不能對硅孔雀石產生促硫化效果。

（3）在磷酸乙二胺-硫化-黃藥浮選體系下，磷酸乙二胺在低用量的條件下，對硅孔雀石基本沒有促進硫化的作用，用量能夠達到促硫化硅孔雀石，遠遠超過了促硫化孔雀石的范圍，并且已經對孔雀石產生了強烈的抑制作用。因此，這些都可能是硅孔雀石在實踐生產過程中無法通過浮選方法被回收利用的原因。