組合抑制劑的應用實例分析

湖南有色金屬研究院 湖南長沙 410100

浮 選藥劑的研究分為兩類，一類是研制或發現新藥劑，另一類是組合使用藥劑。其中，新藥劑性價比較高，一般研究難度較大、周期較長，若研制成功且工業應用，則效果顯著，不易被取代；組合用藥即對現有藥劑進行組合使用，一般研究周期相對較短，此類藥劑種類較多，在工業生產上見效較快。

在 1957 年斯德哥爾摩國際選礦會議上，格林博茨基發布了組合捕收劑方面的綜述性報告，引起了選礦科研工作者對組合用藥的廣泛關注，促進了組合用藥如捕收劑、抑制劑、起泡劑、絮凝劑等研究和應用的發展。針對貧細雜難選礦物，因分離的具體礦物不同，可供選擇的組合抑制劑的種類有很多[1-2]。筆者從無機抑制劑、有機抑制劑、無機與有機抑制劑的組合使用 3 個方面，結合應用實例，進行整理、歸納、總結和機理分析。

1 無機抑制劑的組合使用

選礦廠浮選作業常用的無機抑制劑組合有很多，如：Na2SO3、CaCl2、ZnSO4的組合，凌競宏等人[3-4]對該組合藥劑在黃銅礦、黃鐵礦低堿浮選分離中的浮選行為進行了研究；水玻璃與 H2SO4、Al(SO4)3、FeSO4的組合，孫偉等人[5-6]研究了該組合藥劑在螢石、重晶石、白鎢礦浮選時抑制方解石的效果；ZnSO4、Na2SO3、Na2CO3、CaO、Na2S 的組合，其在鉛鋅硫浮選分離的實際生產中應用較多，筆者對該組合藥劑做了純礦物試驗研究[7]。

文獻 [7]分別研究了 ZnSO4、Na2SO3、ZnSO4+Na2SO3對硫化礦物(方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦)浮選行為的影響，分析抑制劑組合使用的協同效果。在[丁基黃藥]=3 mg/L、[MIBC]=2 mg/L、礦漿 pH=7.0 的條件下，研究了 ZnSO4用量對硫化礦物浮選回收率的影響；在[丁基黃藥]=3 mg/L、[MIBC]=2 mg/L、礦漿 pH=7.0 的條件下，研究了 Na2SO3用量對硫化礦物浮選回收率的影響；在 [ZnSO4]100=100 mg/L、[Na2SO3]100=20 mg/L、[丁基黃藥]=3 mg/L、[MIBC]=2 mg/L、礦漿 pH=7.0 的條件下，研究了不同 ZnSO4+Na2SO3組合比對硫化礦物浮選回收率的影響。試驗結果分別如圖 1～3 所示。

圖1 ZnSO4用量對硫化礦物浮選回收率的影響Fig.1 Influence of ZnSO4dosage on recovery ratio of sulphide flotation

圖3 不同 ZnSO4+Na2SO3的組合比對硫化礦物浮選回收率的影響Fig.3 Influence of ratio of ZnSO4and Na2SO3on recovery ratio of sulphide flotation

由圖 1 可以看出，隨著 ZnSO4用量的增加，方鉛礦和黃鐵礦可浮性變化不大，閃鋅礦呈快速下降后趨于相對穩定的趨勢；當 ZnSO4用量較大時，閃鋅礦浮選泡沫脆且易破，負載量很少。可見 ZnSO4可以實現鉛鋅的分離。

由圖 2 可以看出，隨著 Na2SO3用量的增加，方鉛礦、閃鋅礦和黃鐵礦均呈快速下降后趨于穩定的趨勢；當 Na2SO3用量較小時，存在鉛鋅分離的可能；當 Na2SO3用量較大時，方鉛礦和黃鐵礦浮選泡沫脆且易破，無法上浮。

由圖 3 可以看出，ZnSO4+Na2SO3的組合使用對3 種礦物所產生的協同效應并不一致，其中方鉛礦屬于正-負協同效應，閃鋅礦屬于顯著型負協同效應，黃鐵礦屬于零正協同效應。當 ZnSO4與 Na2SO3的用量組合比為 20∶80 時，方鉛礦的回收率為 97.99%，閃鋅礦的回收率為 25.98%，黃鐵礦的回收率為87.38%。可見，組合藥劑的浮選效果好于單一藥劑，ZnSO4+Na2SO3的協同作用有利于鉛鋅分離。

2 有機抑制劑的組合使用

在礦漿 pH 值為 7～8 的低堿條件下，焦性沒食子酸+單寧酸是硫化鐵礦物的高效抑制劑，劉斌等人[8]利用該抑制劑實現了無石灰銅硫分離，明顯提高了金銀伴生組分的綜合回收。在弱堿性條件下，黃朝德等人[9]對遠安膠磷礦采用組合抑制劑(木質素磺酸鈣、腐殖酸鈉、羧甲基纖維素鈉、聚氧乙烯堿)抑制脈石礦物(石英、白云石、方解石)，后進行捕收劑浮選磷的正浮選試驗流程，取得了磷精礦 P2O5品位為27.80%、回收率為 86.20% 的選礦指標，浮選精礦呈弱堿性，為在酸性條件下進行反浮選降鎂元素的試驗提供了良好的原料。

筆者對 CaF2含量為 35.26%、CaCO3含量為29.85%、重晶石含量為 15.90%、SiO2含量為 10.18% 的試樣進行了螢石浮選試驗。在碳酸鈉用量為 800 g/t、水玻璃用量為 300 g/t、油酸鈉用量為 400 g/t 的條件下，考察淀粉、單寧酸、淀粉+單寧酸(1∶1)用量對螢石粗選作業的影響。試驗結果如圖 4 所示。

由圖 4 可以看出，隨著抑制劑淀粉和單寧酸用量的增加，粗選精礦中 CaF2的品位呈上升趨勢，CaF2的回收率呈大幅下降趨勢(不包括有機抑制劑用量為0 的數據)。淀粉和單寧酸用量試驗表明：單寧酸的抑制能力強于淀粉，但回收率較低。

隨著組合抑制劑用量的增加，粗選精礦中 CaF2的品位呈上升趨勢，CaF2的回收率呈下降趨勢，但變化幅度相對較小。可見，組合抑制劑的用量在較寬的范圍內與回收率呈線性關系，用量敏感性較小。綜合考慮，組合抑制劑淀粉+單寧酸(1∶1)的用量較低，對脈石礦物的選擇性抑制效果好于單一抑制劑。

圖4 不同抑制劑用量對螢石粗選作業的影響Fig.4 Influence of dosage of various inhibitors on roughing flotation of fluorite

3 無機與有機抑制劑的組合使用

無機抑制劑和有機抑制劑的組合使用，其目標是通過相互補充達到強化抑制的效果。如：在低堿條件下，CaCl2+單寧酸、KMnO4+單寧酸、Na2S2O3+焦性沒食子酸、NaClO+焦性沒食子酸、NaClO+腐殖酸鈉的組合，進行黃銅礦、黃鐵礦的浮選分離試驗研究[10-12]；巰基化合物(以巰基乙酸為主)+Na2S 的組合，在工業應用中高效分離銅鉬；對螢石與重晶石的人工混合礦進行選別，張德海等人[13]以 TF2-8 為捕收劑，使用組合抑制劑(硫酸鈉、淀粉)，在 pH 值為 8.5 的條件下，經一次粗選，獲得了螢石品位為95.61%、回收率為 98.33% 的粗精礦。

筆者針對 Sb 品位為 1.16%、S 品位為 3.72%、銻華中銻分布率為 27.59%、輝銻礦中銻分布率為43.10%、銻酸鹽中銻分布率為 29.31% 的某高硫銻礦，在碳酸鈉用量為 1 600 g/t、硝酸鉛用量為 600 g/t、SN-9 用量為 50 g/t、2 號油用量為 10 g/t 的條件下，考察水玻璃、CMC、Na2SO3、水玻璃+CMC+Na2SO3用量對銻粗選作業的影響。試驗結果如圖 5 所示。

由圖 5 可以看出，隨著抑制劑用量的增加，粗選精礦中 Sb 的品位呈上升趨勢，Sb 的回收率大致呈下降趨勢(不包括抑制劑用量為 0 的數據)。單一抑制劑(水玻璃、CMC、Na2SO3)對黃鐵礦的抑制作用不佳，粗選精礦中 Sb 的品位較低，組合抑制劑水玻璃+CMC+Na2SO3(10∶1∶5)對細粒黃鐵礦的選擇性抑制效果好于單一抑制劑。

采用組合抑制劑(水玻璃+CMC+Na2SO3)進行銻優先浮選閉路試驗，工藝流程如圖 6 所示，試驗結果如表 1 所列。由圖 6 和表 1 可知，采用 2 次粗選、3 次精選、3 次掃選、中礦順序返回的工藝流程，可獲得：產率為 1.06%，銻品位為 51.37%、回收率為 46.94% 的銻精礦；產率為 98.94%，銻品位為0.62%、回收率為 53.06% 的尾礦。

圖5 不同抑制劑用量對銻粗選作業的影響Fig.5 Influence of dosage of various inhibitors on roughing flotation of antimony

圖6 閉路試驗流程Fig.6 Process flow of closed-circuit test

表1 閉路試驗結果Tab.1 Results of closed-circuit test %

4 組合藥劑的使用及展望

在硫化礦浮選領域，形成了一些經典的組合抑制劑。如：銅鉛分離[14]和銻硫分離[15-17]的羧甲基纖維素、亞硫酸鈉、水玻璃組合；銅鋅分離[18-19]和鉛鋅分離[20]的硫酸鋅、亞硫酸鈉組合，或石灰、硫酸鋅組合；鉬銅浮選分離[21]的磷諾克斯、三硫代碳酸鈉、巰基乙酸鈉組合；硫化鎳礦浮選分離[22]的六偏磷酸鈉、羧甲基纖維素、水玻璃組合，或糊精、生石灰組合等。

在氧化礦浮選領域，組合抑制劑的使用更為豐富。如白鎢礦、螢石[23]浮選過程中的水玻璃、硫酸鋁、硫酸組合，鋁土礦[24]正浮選過程中的碳酸鈉、六偏磷酸鈉、改性淀粉組合，氧化鉛鋅[25]浮選分離過程中的水玻璃、腐殖酸鈉組合等。

組合抑制劑的研究已成為藥劑領域的重要發展方向，是一種技術創新行為，具有綜合+創造屬性，選礦工作者應利用這種綜合+創造思維，對組合抑制劑進行研究并推廣應用。

5 結語

(1)組合抑制劑的開發和研究越來越為人們所重視，已成為藥劑研究領域的重要方向。組合抑制劑的發展呈現出由二元組合至多元組合、由同類型藥劑組合至異類型藥劑組合的趨勢。

(2)進行抑制劑的組合使用試驗，應避免各類抑制劑的海量組合篩選，可根據各抑制劑性能、目的礦物可浮性、非目的礦物組分、抑制劑組合使用實例等，進行整理歸納和科學組合。