铜矿与黄铁矿、毒砂的浮选分离研究

摘要：本文通过纯矿物浮选试验结合多种测试分析方法对硫化铜矿浮选体系中矿物的可浮性差异、捕收剂与起泡剂的组合使用等内容进行详细研究，以供相关人士参考。

关键词：铜矿；黄铁矿；毒砂；浮选分离；起泡剂

一、试验原料、仪器设备

1、试验矿样

试验采用的黄铜矿矿样取自湘东，黄铜矿含量为99.07%。黄铁矿矿样取自广东云浮，黄铁矿含量为98.67%，毒砂矿样取至湖南瑶岗仙，砷黄铁矿含量为92.08%。首先手工挑选出含杂质极少的块状矿样，并用铁锤锤碎成粒度小于2mm的颗粒，然后利用瓷球磨机进行细磨，筛分出0.074-0.038～粒级，以备单矿物浮选试验所用。

2、试验药剂及仪器

二、研究方法

1、纯矿物浮选试验

浮选实验采用容积为40mL的XFG型挂槽浮选机。每次用电子天平称取2.0g试样置于烧杯中，并加入30mL蒸馏水，用超声波清洗器处理Smin、静置l0min后倒去上层清液，将矿样转移到浮选槽内进行浮选实验，用HCl和NaOH调节矿浆pH值。浮选结束后对泡沫产品和槽内产品分别烘干、称重，计算过程中取产率等于回收率。

2、接触角测定

矿物表面的润湿性大小常用接触角θ来度量，将一水滴滴在矿物表面上，当

达到平衡时在矿物表面形成一定的接触周边，称为“三相润湿周边”。在任意两相界面上都存在有界面张力（界面自由能），以 、 、 分别表示固一液、液-气、固一气界面的界面张力，于是沿润湿周边便有三种界面张力互相作用。通过三相平衡接触点，固一液与液一气两个界面所包之角（包含液相）称为接触角，以θ表示。接触角的大小是三相界面性质的一个综合效应。当各界面张力相互作用达到平衡时，其平衡状态Young方程：

也可写成：

由上式可知，接触角θ是三相界面张力的函数，凡是能引起界面张力变化的因素，都会直接影响矿物表面的润湿性。

3、表面张力测试

由于受到液体内部分子的吸引，表面分子层趋向于挤向液体内部，使溶液表面层尽量缩小，结果在表面切线的方向形成一种缩小表面的力，即液一气表面张力。浮选药剂大多属于表面活性剂，加入少量该物质即能使溶剂的表面张力急剧下降，一定程度后停止下降。表面活性剂的分子结构均由非极性的亲油基团和极性的亲水基团构成，形成“双亲结构”分子，当少量表面活性剂加入到水中，根据相似相溶原理，表而活性剂分子的极性部分倾向于水中，而非极性部分倾向于翘出水而或朝向非极性的有机溶剂中，并在气液表面上整齐地排列，形成吸附层。山于极性一与非极性分子之间相互排斥，添加表面活性剂的水溶液表面张力下降。因此，药剂的表面活性可以用降低水的表面张力的能力来衡量。

三、黄铜矿与黄铁矿、毒砂可浮性的差异

主要研究矿浆pH值、捕收剂种类及用量、起泡剂种类及用量对黄铜矿与黄铁矿、毒砂可浮性的影响差异比较。

1、矿浆pH值对矿物可浮性的影响

1.1无捕收剂浮选

为了考察黄铜矿、黄铁矿和毒砂三种矿物的无捕收剂可浮性，在不同矿浆pH条件下进行单矿物浮选试验。试验采用HCl和NaOH调节矿浆pH值，MIBC用量为10mg/L。

矿浆pH对三种矿物无捕收剂浮选回收率的影响。当pH在3.5-9.5范围内，黄铜矿的回收率较高，在pH升高至6.3时，其回收率最大为85.48%，pH大于10时回收率降低；在整个pH范围内，黄铁矿的回收率在10%左右，基本不可浮；毒砂在pH在3.0-8.0范围内可浮性较好，当pH大于8.0后，其回收率显著降低。

矿浆pH值会影响药剂与矿物表面作用，研究不同pH条件下捕收剂对矿物可浮性的影响很有必要。试验采用HC1和NaOH调节矿浆pH，分别采用丁黄药和OLII-A为捕收剂，考察矿浆pH值对黄铜矿、黄铁矿、毒砂可浮性的影响。丁黄药用量为4mg/L，MIBC用量为10mg/L，矿浆pH对矿物回收率有影响。在整个pH值范围内，黄铜矿可浮性较好，在pH升高至7.9时，回收率达到最大值为95.36%；黄铁矿当pH值在3.0-7.5范围内可浮性较好，当pH值大于7.5后，回收率显著降低；毒砂的浮选回收率随着矿浆pH的升高而降低。OLII-A用量为4mg/L，MIBC用量为10mg/L。在整个pH值范围内，黄铜矿的可浮性较好，在pH升高至7.8时回收率最大，达到94.77%；黄铁矿在矿浆pH为3.0-7.5范围内可浮性较好，矿浆pH大于7.5时，回收率显著降低；毒砂浮选回收率在整个pH范围较好，随矿浆pH的升高稍有降低。

OLII-A对黄铁矿和毒砂的捕收能力较丁黄药弱，而对黄铜矿的捕收能力与丁黄药相当，说明捕收剂OLII-A具有良好的选择性和捕收性能。

2、捕收剂用量对矿物可浮性的影响

在浮选过程中，捕收剂的作用主要是使矿物表面疏水化，降低矿物表面的润湿性，并增大矿物在气泡上的附着力，使矿粒在气泡上附着更为牢固。捕收剂的用量对矿物表面疏水性和矿物浮选分离效果有重要影响。

结束语

我国低品位铜矿资源占有比重大，且铜与硫、砷矿物致密共生，如何通过优化低品位铜矿的浮选工艺，实现铜与硫、砷的选择性分离，是提高低品位铜矿资源利用率的关键问题。铜矿、毒砂和黄铁矿的浮选分离是硫化矿分选中比较有代表性的，存在一定的难度。就目前的研究内容看，分选铜矿、毒砂和黄铁矿的主要方案为抑砷浮硫，采用氧化剂法分选毒砂和硫化矿是主要的研究方向，组合调整剂和有机抑制剂法也逐渐被研究者重视。