瓜爾膠對(duì)秘魯特羅莫克銅礦中滑石的抑制效果評(píng)價(jià)

孫立田，陳旭波，陳雁南，吳 萌，胡志強(qiáng)

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京 102628）

滑石抑制是選礦工藝中人們關(guān)注的焦點(diǎn)，常用的高分子抑制藥劑主要是淀粉類化合物、纖維素衍生物、多聚糖類天然植物膠。研究[1]表明，在一定條件下，羧甲基瓜爾膠主要通過-COO-和-OH吸附在滑石表面，其抑制效果好于羧甲基纖維素，加上纖維素溶解慢，不易配制，其使用受到限制，羧甲基瓜爾膠逐漸成為其良好的替代品。

目前，國內(nèi)羧甲基瓜爾膠的生產(chǎn)和使用主要集中于石油行業(yè)，選礦行業(yè)上使用極少[2]；國外羧甲基瓜爾膠的生產(chǎn)規(guī)模和使用規(guī)模比較大，集中于石油、采選礦和日化等[3]，其天然植物特性決定了其可以自然降解，環(huán)保無污染的優(yōu)點(diǎn)，尤其在石油、選礦中的使用比例較高。考慮到我國環(huán)保力度的加大以及有機(jī)合成藥劑容易產(chǎn)生難處理的廢水，這類環(huán)保型的植物膠抑制劑越來越受到青睞。

1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器

小型捏合機(jī)：NH-2.5，山東龍興化工機(jī)械有限公司；

錘式粉碎機(jī)：FC130D，上海坤麒制藥機(jī)械有限公司；

黏度計(jì)：RVDV-II，博勒飛；

水分測定儀：HB43-S，梅特勒；

低速自動(dòng)平衡離心機(jī)：DT5-3，北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司；

電熱恒溫干燥箱：DHG-9141A，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

pH計(jì)：PHS-3C，上海雷磁儀器有限公司；

恒溫水浴箱：雙列四孔，上海樹立儀器有限公司；

數(shù)顯恒溫測速磁力攪拌儀：85-2A，江蘇金壇榮華儀器；

去殼瓜爾豆片：Jai Bharat，印度；

氫氧化鈉：工業(yè)級(jí)99%含量，北京博瑞盛嘉化工技術(shù)有限公司；

醋酸：工業(yè)級(jí)99%含量，北京博瑞盛嘉化工技術(shù)有限公司；

氯乙酸鈉：工業(yè)級(jí)99%含量，天津致遠(yuǎn)化學(xué)試劑廠。

2 抑制劑制備及效果評(píng)價(jià)

有資料[4]表明，瓜爾膠依靠其自身攜帶的大量羥基吸附在滑石表面，改性后的瓜爾膠抑制劑由于基團(tuán)上增加了羧基（-COO-），使得抑制劑與滑石的吸附多了化學(xué)鍵力的作用。文獻(xiàn)[5]指出，對(duì)滑石的抑制強(qiáng)弱取決于抑制劑在滑石表面的吸附程度。在一定范圍內(nèi)，瓜爾膠的相對(duì)分子質(zhì)量越大，對(duì)滑石的抑制效果越好，但同時(shí)相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子鏈也越長，造成空間位阻越大，阻礙相鄰分子在滑石表面的吸附，從而削弱滑石表面的潤濕性，降低對(duì)滑石的抑制效果。

本實(shí)驗(yàn)中抑制劑樣品的制備在傳統(tǒng)溶劑法[6]基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，摒棄了其步驟多、能耗高、使用酒精量大、安全風(fēng)險(xiǎn)高等缺點(diǎn)，改用兩步法直接出粉，工藝簡便、環(huán)保、能耗低。

2.1 抑制劑樣品制備

抑制劑制備過程大致如下：取一定量去殼瓜爾豆片放入捏合機(jī)中，開動(dòng)攪拌，按照質(zhì)量比1:1.5加入不低于85℃的高溫?zé)崴?，水? min后加入氫氧化鈉，控制攪拌速度，反應(yīng)器內(nèi)抽真空至-0.1 MPa，反應(yīng)溫度穩(wěn)定在60℃～70℃，加入一定量的氯乙酸鈉，反應(yīng)1 h后中和，加入自制的降解劑，控制降解劑的量和降解時(shí)間。最后將物料送入增黏機(jī)、粉碎機(jī)進(jìn)行加工，得到不同相對(duì)分子質(zhì)量的羧甲基瓜爾膠樣品（見圖1、圖2）。

2.2 滑石抑制效果評(píng)價(jià)

本實(shí)驗(yàn)所用礦樣來自中鋁秘魯特羅莫克銅礦（見圖3）。原礦主要化學(xué)成分和化學(xué)物相分析結(jié)果表明，礦樣中Cu、MgO、S的含量分別為 0.67%、6.92%和6.00%，主要回收的金屬元素為Cu；礦樣中的銅主要以原生硫化銅、次生硫化銅、自由氧化銅和硅結(jié)合銅的形式存在，其含量分別為0.382%、0.191%、0.058%和0.041%，理論上可以回收的硫化銅總量為0.573%，占銅總量的85.27%。礦石中主要金屬元素銅的化學(xué)物相分析結(jié)果（見表1）。

圖1 抑制劑樣品制備

圖2 樣品粉碎機(jī)

表1 礦石中銅的化學(xué)物相分析結(jié)果

圖3 實(shí)驗(yàn)礦樣

工藝礦物學(xué)研究表明，此次實(shí)驗(yàn)所用滑石樣中金屬礦物主要有藍(lán)輝銅礦、銅藍(lán)、砷黝銅礦、黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁鐵礦、磁黃鐵礦等；脈石礦物有石英、長石（鉀長石和斜長石）、云母（白云母、黑云母、金云母）、陽起石、透閃石、易變輝石、石榴子石（鈣鋁榴石、鈣鐵榴石）、綠泥石、滑石、蛇紋石、高嶺石、葉臘石等，其中金屬礦物中黃鐵礦的礦物相對(duì)含量最高，達(dá)到9.95%；含銅礦物的礦物相對(duì)含量為1.40%；脈石礦物中除了石英、長石、云母、石榴子石外，礦物含量比較高的是陽起石-透閃石，其含量為6.74%，其次是滑石，礦物含量為3.89%，高嶺石-葉臘石、綠泥石、易變輝石等礦物的相對(duì)含量分別為3.82%、3.49%、3.12%，蛇紋石的礦物相對(duì)含量為0.78%。此礦物中滑石含量高，可浮性好，要獲得較好的銅選礦指標(biāo)，對(duì)滑石的抑制至關(guān)重要。

以礦冶集團(tuán)研發(fā)的AP為捕收劑，BK202為起泡劑進(jìn)行了粗選實(shí)驗(yàn)，為確保銅的回收率，經(jīng)兩次粗選獲得含有銅和滑石的混合粗精礦，其生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)流程（見圖4、圖5）。

圖4 混合粗精礦生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)流程

圖5 選礦評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)

以粗選所得含滑石和銅的混合粗精礦作為給礦，不同相對(duì)分子質(zhì)量的羧甲基瓜爾膠為抑制劑樣品進(jìn)行滑石抑制實(shí)驗(yàn)。將制備的樣品依據(jù)測定的相對(duì)分子質(zhì)量大致分為以下幾組，并與市場通用產(chǎn)品CMC、瓜爾膠原粉以及空白實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比，實(shí)驗(yàn)樣品分組情況及結(jié)果（見表2）。根據(jù)表2的結(jié)果制作圖6、圖7。

依圖6、表2觀察，銅粗精礦中Cu、MgO的作業(yè)回收率隨抑制劑樣品相對(duì)分子質(zhì)量的降低呈現(xiàn)波浪式變化，兩者的變化趨勢相對(duì)一致，即隨樣品相對(duì)分子質(zhì)量降低，兩者的作業(yè)回收率先降低后小幅升高后又逐漸降低。與空白實(shí)驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，加入該抑制劑樣品后，Cu的作業(yè)回收率普遍升高，MgO的作業(yè)回收率普遍降低，相對(duì)分子質(zhì)量251萬的樣品對(duì)滑石中MgO的抑制效果最好，使得MgO的回收率降至最低。選的影響［J］.國外金屬礦選礦，2006，（7）：21-27.

表2 抑制劑樣品分組及評(píng)價(jià)結(jié)果

圖6 相對(duì)分子質(zhì)量與粗精礦中Cu、MgO的回收率關(guān)系

圖7 相對(duì)分子質(zhì)量與粗精礦中Cu、MgO的品位關(guān)系

由圖7可以看出，與空白實(shí)驗(yàn)相比，加入抑制劑后粗精礦中銅的品位均出現(xiàn)了較大幅度的提升，而氧化鎂的品位普遍出現(xiàn)了下降；且相對(duì)分子質(zhì)量251萬的瓜爾膠型抑制劑的效果要好于市場上常用的CMC。

3 結(jié)論

（1）制備出工藝環(huán)保的羧甲基瓜爾膠。

（2）該類瓜爾膠對(duì)秘魯特羅莫克銅礦中的滑石有明顯的抑制作用，且相對(duì)分子質(zhì)量251萬的樣品對(duì)該礦樣的抑制效果最佳。與空白實(shí)驗(yàn)相比，使用該抑制劑后滑石含量降幅達(dá)50%以上。