硅孔雀石在常規(guī)的浮選工藝過(guò)程中難回收原因研究

徐曉會(huì)

(華北理工大學(xué)研究生學(xué)院，河北 唐山 063210)

硅孔雀石是一種具有較高工業(yè)價(jià)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(dá)到35%左右。然而在常規(guī)的浮選工藝過(guò)程中硅孔雀石直接進(jìn)入尾礦被棄掉，造成了銅礦資源的嚴(yán)重浪費(fèi)?，F(xiàn)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(guò)浮選實(shí)驗(yàn)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(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)而分析了硅孔雀石在常規(guī)的浮選工藝過(guò)程中難回收的原因[1-4]。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 礦物樣品與試劑

硅孔雀石純礦物試樣來(lái)自非洲某氧化銅礦，將塊礦清洗除泥，自然風(fēng)干后在無(wú)污染的條件下進(jìn)行手碎、挑純，然后在研缽內(nèi)磨細(xì)至-0.074+0.043 mm范圍內(nèi)，置于磨口瓶中，供實(shí)驗(yàn)使用。其化學(xué)多元素分析見(jiàn)表1。

表1 硅孔雀石純礦物的化學(xué)多元素分析結(jié)果/%Table 1 Chemical analysis of pure minerals of chrysocolla samples

本實(shí)驗(yàn)中所用磷酸乙二胺為實(shí)驗(yàn)室自制，為分析純、異戊基黃藥為工業(yè)純、Na2S·9H2O及無(wú)機(jī)銨鹽為分析純、實(shí)驗(yàn)用水為蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法與儀器

在Hallimond管中進(jìn)行硅孔雀石無(wú)沫浮選實(shí)驗(yàn)研究。每次稱(chēng)取0.5 g硅孔雀石放入50 mL燒杯中進(jìn)行調(diào)漿，向盛有試樣的燒杯中依次加入調(diào)整劑、捕收劑并分別攪拌若干分鐘，轉(zhuǎn)速控制在750 r/min；將調(diào)好的礦漿轉(zhuǎn)入Hallimond管內(nèi)并加入去離子水至管內(nèi)溶液體積為50mL，進(jìn)行充氮浮選，充氣量為60～65 泡/min，調(diào)漿時(shí)的礦漿固液比約為浮選時(shí)的6倍。在硅孔雀石浮選實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算過(guò)程中，硅孔雀石的上浮率采用上浮礦物的重量百分?jǐn)?shù)來(lái)進(jìn)行表示。為了減少誤差，每組實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)三次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果參照前后趨勢(shì)取平均值。

2 結(jié)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(duì)硅孔雀石浮選的影響。

圖1 硫化鈉對(duì)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(gè)范圍內(nèi)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(shí)出現(xiàn)回收率的最高點(diǎn)。

2.2 無(wú)機(jī)銨鹽-硫化-黃藥浮選體系下

選用多種無(wú)機(jī)銨鹽作為硅孔雀石的硫化促進(jìn)劑，研究其在硫化-黃藥浮選體系下的浮游特性。以下實(shí)驗(yàn)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(jiàn)的無(wú)機(jī)銨鹽，無(wú)機(jī)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(gè)銨根離子的銨鹽在全范圍內(nèi)，對(duì)于硫化的促進(jìn)效果都比較差，硅孔雀石的回收率最高才能達(dá)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(yōu)于其他銨鹽，并且隨著用量的增加還有不斷上升的趨勢(shì)。但是回收率比較低，達(dá)不到可以回收利用的條件。

圖2 銨鹽對(duì)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(gè)銨根離子的銨鹽在全范圍內(nèi)，對(duì)于硫化的促進(jìn)效果都比較差，硅孔雀石的回收率最高才能達(dá)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(yōu)于碳酸銨。在5.5×10-3mol/L之后，碳酸銨優(yōu)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(jìn)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(duì)硅孔雀石浮選的影響。

由圖3可知，硅孔雀石的回收率曲線(xiàn)出現(xiàn)了反復(fù)波動(dòng)的現(xiàn)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(shí)，硅孔雀石的回收率達(dá)到最大值，當(dāng)用量到達(dá)6×10-3mol/L時(shí)，再次出現(xiàn)峰值，但回收率沒(méi)有之前峰值高，繼續(xù)增加用量，回收率不斷下降。即表現(xiàn)出高濃度的磷酸乙二胺對(duì)硅孔雀石的抑制作用。但磷酸乙二胺表現(xiàn)出了對(duì)硅孔雀石較強(qiáng)的硫化促進(jìn)作用，硅孔雀石的回收率最高可達(dá)到83%左右。

圖3 磷酸乙二胺用量對(duì)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(shù)量級(jí)10-5）時(shí)，磷酸乙二胺對(duì)孔雀石的促硫化效果非常明顯，當(dāng)磷酸乙二胺的用量大于一定的程度（數(shù)量級(jí)10-4）時(shí)，磷酸乙二胺的加入開(kāi)始惡化孔雀石礦物的浮選效果。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了磷酸乙二胺用量在一定范圍內(nèi)時(shí)是氧化銅礦有效的促硫化劑；當(dāng)磷酸乙二胺用量過(guò)大時(shí)，它將成為氧化銅礦的抑制劑。而在本實(shí)驗(yàn)中磷酸乙二胺在低用量的條件下，對(duì)硅孔雀石基本沒(méi)有促進(jìn)硫化的作用，能夠達(dá)到促硫化硅孔雀石的數(shù)量級(jí)為10-3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了促硫化孔雀石的范圍，并且已經(jīng)對(duì)孔雀石產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抑制作用。

3 結(jié) 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(wú)機(jī)銨鹽對(duì)硅孔雀石的促硫化效果非常差。因此在實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中選擇無(wú)機(jī)銨鹽，并不能對(duì)硅孔雀石產(chǎn)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(duì)硅孔雀石基本沒(méi)有促進(jìn)硫化的作用，用量能夠達(dá)到促硫化硅孔雀石，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了促硫化孔雀石的范圍，并且已經(jīng)對(duì)孔雀石產(chǎn)生了強(qiáng)烈的抑制作用。因此，這些都可能是硅孔雀石在實(shí)踐生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)法通過(guò)浮選方法被回收利用的原因。