微細粒氧化銅礦物浮選方法研究

劉殿文，尚 旭，方建軍，文書明，張文彬

（1.昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明650093；2.西部優(yōu)勢礦產資源高效利用教育部工程研究中心，云南昆明650093）

我國存在著大量的微細粒礦物資源。微細粒礦物主要來源于兩個方面，一是原生礦泥，二是在碎礦、磨礦、攪拌和運輸過程中，尤其是在微細粒嵌布礦產資源細磨礦或超細磨礦的過程中，產生的大量次生礦泥。微細粒礦物的最主要特點是質量小、比表面積大和表面能高。質量小，造成了疏水性礦粒在礦漿中的動量小，與氣泡的碰撞幾率小，難于克服礦粒與氣泡之間的能壘而黏附于氣泡表面。比表面積大、表面能高，造成了脈石礦粒與有用礦粒之間的非選擇性團聚嚴重；藥劑吸附量大，并且藥劑吸附的選擇性降低。由此給礦物加工的分選過程、過濾脫水等，帶來了一系列的問題，致使微細粒的選別效果不佳，因而大量的金屬隨著微細粒流失。據(jù)報道：全世界每年約有20%的鎢、35%的磷、16%的銅，以及10%的鐵 （美國）、50%的錫 （玻利維亞）損失在細泥中。若要讓這些難浮的微細粒礦物有效上浮，采用常規(guī)的浮選工藝是行不通的，必須要研究新的工藝和方法。大量關于微細粒礦物浮選的文獻[1-3]中，提出了若干微細粒浮選的方法和設備，微泡析出式浮選被認為是最有效的微細粒浮選方法之一。本文即采用孔雀石純礦物，進行了Hallimond管常規(guī)浮選和真空微泡浮選法的研究和對比。

1 實驗礦樣及藥劑

1.1 實驗礦樣

孔雀石純礦物取自云南東川湯丹氧化銅礦，富礦塊經(jīng)過手選、瓷磨、挑純后使用。經(jīng)XRD分析顯示，實驗所用孔雀石與純孔雀石標準圖譜基本一致，表明實驗用孔雀石的純度很高。經(jīng)化學分析，孔雀石礦樣中銅的含量為56.60%，純度為98.18%。

將孔雀石純礦物沉降分級成8個粒級，分別是+74μm、60～74μm、50～60μm、40～50μm、30～40μm、20～30μm、10～20μm和-10μm的微細粒級。對粗粒級礦樣，用蒸餾水多次清洗后，作為實驗研究用礦樣。

1.2 實驗藥劑

硫化劑Na2S·9 H2O為分析純，天津化學試劑三廠生產，配制濃度為5%；活化劑EDP為自制的胺的磷酸鹽類藥劑，產狀為白色粉末，配制濃度為1%；捕收劑丁基黃藥，采用白銀選礦藥劑廠生產的工業(yè)純藥劑，配制濃度為1%。

2 實驗方法與裝置

每次實驗用TG628 A分析天平稱取孔雀石試樣0.5g。采用78 H W-1型恒溫磁力攪拌器在燒杯內調漿，然后將調好漿的溶液移入到改進的Hallimond管 （體積約為50 ml）中進行浮選。浮選所用氣體為氮氣，充氣量為40～45 ml/min，調漿時間為4 min，浮選時間為6 min，所有實驗均在室溫條件下完成。

3 實驗過程與結果

3.1 孔雀石純礦物的Halli mond管浮選

實驗采用粗細不同粒級孔雀石純礦物，進行分粒級浮選試驗。將前述通過水析分成粗細不同的8個粒級的孔雀石純礦物各稱取0.5g，在相同的試驗裝置和藥劑條件下，進行調漿和浮選。藥劑濃度分別為：Na2S·9 H2O 1.0×10-3mol/L，EDP 1.0×10-3mol/L，Bu X 1.5×10-3mol/L。調漿時間為4 min，浮選時間均為6 min。實驗結果見圖1。

圖1 相同條件不同粒級孔雀石上浮率變化

從圖1可以看出，在所選粒度范圍內，大于20μm以上所有粒級，回收率均超過了80%；最易上浮的粒級是40～50μm，上浮率達到了97%；而-10μm的浮選效果最差，上浮率僅為26.4%；其次是10～20μm的效果較差，上浮率僅為63%。

3.2 孔雀石純礦物的真空微泡浮選

3.2.1 上浮率與浮選體系真空度的關系試驗

本研究采用實驗室型的真空浮選管 （Vacuu m t ube），進行微細粒級孔雀石純礦物真空浮選的試驗研究，容積為170 ml。微泡析出的方法，是采用真空泵在礦漿表面抽氣，造成礦漿負壓而析出微泡。真空浮選產生微泡的多少和產生速率高低，與浮選體系的真空度有很大的關系，這影響到氧化銅礦物的回收率。因此，首先選用最難選的-10μm粒級的孔雀石，進行了上浮率與真空度之間的關系試驗。試驗用礦樣各為0.5g，真空度用自制“U”型管水銀壓力計進行測量，試驗選用的真空 度 分 別 為 37c mHg、42c mHg、47c mHg、52c m Hg、55c m Hg和57c m Hg。實驗結果見圖2。

圖2 孔雀石上浮率與浮選體系真空度之間關系

整體而言，孔雀石上浮率隨體系真空度的增大而上升。在低于50c m Hg的真空度時，上升的斜率相對較緩；而當真空度高于50c mHg時，上浮率上升的趨勢較快。但從試驗現(xiàn)象來看，當真空度上升至57c m Hg時，微泡產生速率太大、泡量太大而快速兼并成大泡，礦物隨大泡升浮的“哄抬”作用比較明顯，嚴重地紊亂了礦漿環(huán)境，盡管此時上浮率比較大，但不適于浮選的有效進行。綜合考慮，較優(yōu)的真空度為55c mHg，此時孔雀石的上浮率為38.3%。對于如此微細粒級的難選氧化銅礦，在浮選條件并未優(yōu)化的條件下，已算比較不錯的結果。

3.2.2 孔雀石純礦物分粒級真空微泡浮選試驗

本組試驗選用前述較優(yōu)的真空度—55c m汞柱（c m Hg）。各粒級孔雀石真空浮選的藥劑制度，與前述用Halli mond管分粒級浮選試驗相同，浮選時間均為6 min。各粒級真空浮選與對應粒級常規(guī)Halli mond管浮選的試驗結果對比，見圖3。

圖3 孔雀石純礦物真空浮選與常規(guī)浮選上浮率對比

由圖3中數(shù)據(jù)可見，8個粒級中，除-10μm粒級之外的7個粒級的回收率，用Halli mond管浮選比用真空浮選的回收率高。但對于-10μm的微細粒級，卻是用真空管浮選的回收率高于用Halli mond管浮選，上浮率高出近12個百分點。由此表明，對于微細粒級氧化銅礦物的浮選，微泡浮選優(yōu)于常規(guī)浮選。同時我們也發(fā)現(xiàn)，兩種浮選方法的最易浮選的粒級是不同的，真空浮選的最易浮選粒級為30～40μm，而常規(guī)浮選的最易浮選粒級為40～50μm。但該真空浮選試驗，只能是初步說明真空微泡浮選對微細粒級的氧化銅礦的浮選較常規(guī)浮選有優(yōu)勢，其規(guī)律性還有待于進一步的研究和證實。

4 結語

對于微細粒級孔雀石純礦物，真空微泡浮選的結果優(yōu)于常規(guī)浮選，表明真空微泡浮選法是回收微細粒氧化銅礦物的有效方法。其主要原因是：真空浮選法可以優(yōu)先在疏水性礦物表面析出大量的活性微泡，大量的活性微泡的存在，增大了氣泡與疏水性微細礦粒之間的碰撞概率和黏附概率，從而提高了微細?？兹甘母∵x效率。