植物胶型抑制剂选矿试验探索研究.pdf

2 0 1 8 年第5 期 有色金属 选矿部分 1 0 l d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 8 ．0 5 ．0 1 9 植物胶型抑制剂选矿试验探索研究 罗彤彤，孙立田，陈雁南，吴萌，陈旭波，胡志强，叶岳华，王立刚 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 1 6 0 摘 要羧甲基瓜尔胶属于强抑制力、高选择性的绿色天然多糖类有机大分子抑制剂通过埘智利某铜矿矿石 采用羧甲基瓜尔胶抑制剂的选矿试验研究分析了药剂的性能。试验结果表明，羧甲基瓜尔胶是滑石的有效抑制剂，药 剂用量1 2 0g ／t 原矿条件下，羧甲基取代度为O ．1 2 、分子量为1 7 4 万的瓜尔胶表现出的选择性抑制作用最明显，其抑制 作用强于羧甲基纤维素钠。 关键词植物胶；瓜尔胶；羧甲基改性；滑石；抑制剂；取代度；分子量 中图分类号T D 9 2 3 ．1 4文献标志码A 文章编号1 6 7 1 ．9 4 9 2 2 0 1 8 0 5 - o l o l 舭 E x p l o r a t i o nS t u d i e so nt h eB e n e f i c i a t i o nT e s to fP l a n tG u mD e p r e s s o r L U OT o n g t o n g ，S U NL 缸诡n ，C H E NY ￡盯L n 西n ，W UM e n g ，C H E Nx l t b t ， 删劢i 咖增，阳地e “n ，黝ⅣG ￡咖n g B e 驴i 昭G e 聊m f 尺伽o r c 矗加砒“把Q 厂胁n i 昭。凡d 讹￡口池研’，日e 巧i 增J O D ，6 D ，∞讹 A b s t r a c t C a r b o x y m e t h y lg u a rg u mi s ag r e e nn a t u r a lp o l y s a c c h a r i d eo r g a n i cm a c r o m o l e c u l e sd e p r e s s a n t w i t hs t r o n gi n h i b i t i o na n dh i g hs e l e c t i v i t y ．T h ec h a r a c t e r i s t i c so fc a r b o x y m e t h y lg u a rg u mi nt h eb e n e f i c i a t i o n p m c e s sa r ea n a l y s e db a s e do nt h et e s tr e s e a r c ho nt h ea p p l i c a t i o no fd e p r e s s a n t si nb e n f f i c i a t i o no fC h i l e a nc o p p e r o r e ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tc a r b o x y m e t h y lg u a rg u mi sa ne f f e c t i V ed e p r e s s a n to ft a l 【’，a n da tad o s eo fl2 0g ／t o r e ，t h es e l e c t i v ei n h i b i t i o no fc a r b o x y m e t h y ls u b s t i t u t i o nw i t h0 ．12a n dam o l e c u l a rw e i g h to f1 ．7 4m i l l i o ni st h e b e s t ．T h ei n h i b i t i o ne f ．f e c to fg u a rg u mi n h i b i t o ri ss t r o n g e rt h a nt h a to fs o d i u mc a r b o x y m e t h y lc e U u l o s ei nt h et a l c n o t a t i o n ． K e yw o r d s p l a n tg u m ；g u a rg u m ；c a r b o x y m e t h y lm o d i 6 c a t i o n ；t a l c ；d e p r e s s a n t ；d e g r e eo fs u b s t i t u t i o n ； m o l e c u l a rw e i g h t 随着多金属难选矿石处理量的增多以及对精矿 质量要求的日益提高，抑制剂的地位和作用越来越 突出‘1 j 。铜矿的选矿难度由于铜矿石的贫、杂而增 加旧j 。滑石是硫化铜镍矿等多种矿石的脉石矿 物‘3 ’5 。。这些矿石一般采用浮选方法进行处理，浮 选过程中滑石易上浮进入精矿，给后续冶炼过程造 成影响∞引。如何有效控制滑石进入精矿，是保证 滑石从硫化矿物分离的关键。 瓜尔豆是一种豆科类植物，广泛种植于印度和 巴基斯坦两国交界的高温干旱沙漠地区。由瓜尔豆 胚乳片制成的瓜尔胶是一种半乳甘露聚糖。瓜尔胶 半乳甘露聚糖具有分子量高，分子链长的特点，分子 中带有多个极性基团，带有与矿物表面作用比捕收 剂更强的极性基团。改性瓜尔胶这种强抑制力、高 选择性的安全环保型抑制剂代表着绿色选矿药剂的 发展方向。 1 矿石性质 1 ．1 原矿性质 该矿石取自南美某铜矿。该矿石性质的类型主 要有蓝辉铜矿、铜蓝、砷黝铜矿、黄铜矿、黄铁矿、方 铅矿、闪锌矿、磁铁矿、磁黄铁矿等；脉石矿物有石 英、长石 钾长石和斜长石 、云母 白云母、黑云母、 金云母 、阳起石、透闪石、易变辉石、石榴子石 钙 铝榴石、钙铁榴石 、绿泥石、滑石、蛇纹石、高岭石、 叶腊石等，其中金属矿物中黄铁矿的矿物相对含量 最高，达到9 ．9 5 ％；含铜矿物的矿物相对含量为 1 ．4 0 ％；脉石矿物中除了石英、长石、云母、石榴子石 基金项目北京市科技计划课题项目 z 1 6 1 1 0 0 0 0 2 1 1 6 0 0 9 榨薯暑羿；哿罨薪{ ；7 0 ． 孳男昱挈嚣黑灾赣呈，教授级高级工程师，长期从事天然植物胶基础理论、加工工艺及装备研究。作者简介罗彤彤 1 9 7 0 - ，男，辽宁锦州人，硕士，教授级高级工程师，长期从事天然植物胶基础理论、加工工艺及装备研究。 万方数据 1 0 2 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 外，矿物含量比较高的是阳起石．透闪石，其含量为 6 ．7 4 ％，其次是滑石，矿物含量为3 ．8 9 ％，高岭石一叶 腊石、绿泥石、易变辉石等矿物的相对含量分别为 3 ．8 2 ％、3 ．4 9 ％、3 ．1 2 ％，蛇纹石的矿物相对含量 为0 ．7 8 ％。 1 ．2 原矿取样多元素分析 原矿主要化学成分表明，矿样中铜、氧化镁、硫 表1 T a b l e1 的含量分别为0 ．6 7 ％、6 ．9 2 ％和6 ．0 0 ％，主要回收 的金属元素为铜。原矿铜物相分析结果见表1 ，表1 表明矿样中的铜主要以原生硫化铜、次生硫化铜、自 由氧化铜和硅结合铜的形式存在，其含量分别为 0 ．3 8 2 ％、0 ．1 9 1 ％、0 ．0 5 8 ％和0 ．0 4 1 ％，理论上可以 回收的硫化铜总量为0 ．5 7 3 ％，占铜总量 的8 5 ．2 7 ％。 铜物相分析结果 A n a l y s i sr e s u l t so fc o p p e rp h a s e 2 试验研究及结果 该矿物中滑石含量高，可浮性好，要获得较好的 铜选矿指标，对滑石的抑制至关重要。为能够更好 的在确保不影响铜精矿品位和铜回收率的前提下， 降低铜精矿中的滑石含量，首先以两次粗选作业所 得含滑石和铜的混合粗精矿作为给矿，添加以不同 取代度和不同分子量的羧甲基瓜尔胶抑制剂样品进 行滑石抑制试验。 2 ．1 混合粗精矿制备 原矿经两次粗选作业，制备得到含滑石和铜的 混合粗精矿，制备流程见图1 。 药剂用量单位g ，c ’ j搅拌、浮选时间单位m i n 下l 可 混合粗精矿 尾矿 图l 混合粗精矿制备流程 F i g ．1 M i x e dr o u g hc o n c e n t m t ep r e p a m t i o np r o c e s s 2 ．2 不同取代度瓜尔胶抑制剂试验 以粗选所得含滑石和铜的混合粗精矿作为给 矿，羧甲基瓜尔胶抑制剂用量1 2 0g ／t ，丁基黄药用 量2 0 ∥t ，选取不同羧甲基取代度的羧甲基瓜尔胶 抑制剂样品进行滑石抑制效果试验，具体试验流程 如图2 所示，试验结果见表2 。 羧甲基瓜尔胶抑制剂样品采用如下方法检测羧 甲基取代度，首先使用酸液进行反应，反应生成酸式 羧甲基瓜尔胶产物，滴人氢氧化钠标准溶液，最后再 用盐酸标准溶液滴定未反应的氢氧化钠，测得羧甲 基取代度。 混合粗精矿 1 、 抑制剂1 2 ” 丁基黄药2 1 铜与滑石分离粗选 铜粗精矿 图2不同取代度的样品抑制滑石试验流程 F i g ．2 T h et e s tp r o c e s so ft h es a m p l eo fd i f ．f e r e n t s u b s t i t u t i o ni nt h et a l cn o t a t i o n 表2不同取代度瓜尔胶抑制剂试验结果 T a b l e2 ，r h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fg u a rg u m i n h i b i t o ro fd i f ．f e r e n ts u b s t i t u t i o n 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 罗彤彤等植物胶型抑制剂选矿试验探索研究 1 0 3 从表2 可以看出，以取代度为0 ．1 2 的羧甲基瓜 尔胶为抑制剂进行试验，铜粗精矿中铜的回收率接 近最高，达到7 3 ．4 2 ％，氧化镁的回收率也是比较低 的，为2 3 ．5 l ％，总体来看其对滑石的抑制效果是最 理想的。以取代度为0 ．1 6 的羧甲基瓜尔胶为抑制 剂进行试验，铜粗精矿中氧化镁的回收率虽然最低， 低至2 0 ．8 0 ％，但是铜的回收率也是最低的，低至 7 0 ．9 9 ％，总体效果不理想。以取代度为0 ．1 8 的羧 甲基瓜尔胶为抑制剂进行试验，虽然铜粗精矿中铜 的回收率最高，高达7 3 ．6 3 ％，但是铜粗精矿中氧化 镁的回收率过高，为3 1 ．4 7 ％，远远高于另外两个取 代度的瓜尔胶抑制剂，说明其对滑石的抑制效果非 常差。 2 ．3 不同分子量瓜尔胶抑制剂试验 以粗选所得含滑石和铜的混合粗精矿作为给 矿，羧甲基瓜尔胶抑制剂用量1 2 0 ∥t ，丁基黄药用 表3 T a b l e3 量2 0 ∥t ，选取不同分子量的羧甲基瓜尔胶抑制剂 样品对滑石进行抑制效果试验，流程与图2 相同，结 果见下表表3 。 羧甲基瓜尔胶抑制剂样品采用凝胶过滤色谱仪 检测样品分子量。该仪器为高效液相色谱的一种， 采用分子排阻法原理，利用分子筛结构的高分子填 料对样品进行逐级分离，再与标准样品对比，从而达 到检测样品的分子量和分子量分布的目。仪器配置 包括美国C o M e t r oR 1 2 0 0 0 型示差折光检测器，最高 压力为6 0 0 0 P S I 的高压输液泵和7 7 2 5 i 型进样阀，色 谱柱为日本s h o d e x 的s B ．8 0 4H Q 和s B ．8 0 6M H Q 的水溶性色谱柱，排阻极限分别为1 0 0 万、20 0 0 万， 流动相选择0 ．1m o L ／L 硝酸钠溶液，检测温度3 5 ℃， 检前冲洗流速0 ．4m L ／m i n ，进样流速0 ．7m L ／m i n ， 检测时间2 0m i n 。 不同分子量瓜尔胶抑制剂试验结果 T h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so fg u a rg u mi n h i b i t o ro fd i f f b r e n tm o l e c u l a rw e i g h t 从表3 可以看出，以分子量为小于1 0 0 万羧甲 基瓜尔胶为抑制剂进行试验，铜粗精矿中铜的回收 率最低，仅为5 8 ．8 5 ％，氧化镁的回收率最高，高达 3 4 ．3 6 ％，说明其对滑石的抑制效果极差。以分子量 为1 0 4 万的羧甲基瓜尔胶为抑制剂进行试验，铜粗 精矿中铜的回收率接近最高，达到6 7 ．5 4 ％，氧化镁 的回收率最低，低至1 7 ．3 0 ％，说明其对滑石的抑制 效果不是最理想的。以分子量为1 7 4 万的羧甲基瓜 尔胶为抑制剂进行试验，铜粗精矿中铜的回收率达 到最高，高达6 9 ．0 7 ％，氧化镁的回收率接近最低， 仅为1 7 ．8 9 ％，说明其对滑石的抑制效果最好。以 分子量为2 3 3 万的羧甲基瓜尔胶为抑制剂进行试 验，铜粗精矿中铜的回收率接近最高，达到 6 7 ．7 3 ％，氧化镁的回收率略高一些，为1 8 ．3 8 ％，说 明其对滑石的抑制效果不甚理想。 聚合物分子量适中，具有的选择抑制性最强。 分子量越大，其分子链卷曲缠绕越厉害，不易舒展伸 长，对矿物粒子具有较强的絮凝作用；分子量适中， 有利于分散，具有较强的抑制能力。 2 ．4 瓜尔胶和羧甲基纤维素钠对比试验 高分子聚合物抑制剂的合理应用是使滑石从硫 化矿中分离的理想方法，改性纤维素和瓜尔胶是常 用的滑石抑制剂。滑石取自广西桂林的滑石矿，制 得一7 4 斗m 矿样供浮选试验使用。具体试验流程如 图3 所示，试验结果见表4 。 万方数据 1 0 4 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 滑石矿 醇蹦 浮选产。铺 剩余产．甘 图3 瓜尔胶和羧甲基纤维素钠 抑制滑石试验流程 F i g ．3 T h et e s tp r o c e s so fg u a rg u mi n h i b i t o ra n d s o d i u mc a r b o x y m e t h y lc e U u l o s ei nt h e 【a l cf l o t a I i o n 表4 瓜尔胶和羧甲基纤维素钠抑制滑石试验结果 ‘r a b l e4T h ee x p e m e n f a lr e s u l t so fg u a rg u mi n h i b i ． t o ra n ds o d i u m c a r b o x y m e t h y lc e U u l o s e i n t h et a l cn o t a t i o n 瓜尔胶 羧甲基纤维素钠 从表4 试验结果可以看出，随瓜尔胶和羧甲基 纤维素钠用量逐渐增加，滑石回收率呈现下降趋势。 瓜尔胶用量从零增加到1 0 0m ∥L ，滑石回收率从 8 0 ％迅速下降到2 0 ％。羧甲基纤维素钠用量从零 增加到4 0 0m g ／L ，滑石回收率从7 0 ％迅速下降到 2 5 ％。瓜尔胶和羧甲基纤维素钠这两种高分子聚合 物抑制剂都能够抑制滑石，瓜尔胶在较低用量时即 可较好地抑制滑石，瓜尔胶的抑制作用强于羧甲基 纤维素钠。 3结论 羧甲基瓜尔胶抑制剂是从铜矿中回收金属铜时 有效抑制灭然可浮性脉石的抑制剂，羧甲基取代度 为0 ．1 2 、分子量为1 7 4 万的羧甲基瓜尔胶抑制剂表 现出的选择性抑制作用最优秀，抑制作用强于羧甲 基纤维素钠。 参考文献 [ 1 ] 张剑锋，胡岳华，邱冠厣．浮选有机抑制剂研究的进展 [ J ] ．有色矿冶，2 0 0 0 2 1 4 一1 5 ． [ 2 ] 冯宁．我国铜硫化矿选矿技术现状[ J ] ．现代矿业， 2 0 1 7 1 2 4 3 2 4 4 ． [ 3 ] 赵开乐，王昌良，邓伟，等．某富镁贫铜镍矿石选矿新 工艺研究[ J ] ．金属矿山，2 0 1 3 1 2 7 3 7 7 ． [ 4 ] 冯泽平，谈伟军．某含滑石低品位铜镍矿浮选试验研究 矿产保护与利用，2 0 1 4 4 3 2 3 6 ． [ 5 ] 董燧珍．含滑石钼矿的选别工艺试验研究[ J ] ．矿产综合 利用，2 0 0 6 1 7 一1 1 ． [ 6l B E 芦“r I I E DA ，HL j Y N HL ，K A c c w AGB ．e ta 1 ． I n n u e n c eo fa d s o r b e dp o l v s a c c h a r i d e sa n dp o l y a c r y l a m i d e s o nt a l cn o t a t i o nfJ ] ． I n t e m a t i o n a lJ o u m a lo fM i n e r a l P r o c e s s j n g ，2 0 0 6 4 2 3 8 2 4 9 ． [ 7 ] s H O R T R I D G EPG ，H A R R l sPJ ，B R A D s H A wDJ ．e t a 1 ．T h ee f 佟c ￡o fc h e m i c a 】c o m p o s 沁o na n dm o l e c u l a rw e i g h t o fp o l y s a c c h a r i d e d e p r e s s a n t so nt h en o t a t i o no ft a l c 『J ] ． I n t e m a t i o n a jJ o u m a Io fM i n e r a i P r o c e s s i n g ，2 0 0 0 3 2 1 5 2 2 4 ． [ 8 ] J E N K I N sP ，R A L S ，I O NJ ．T h ea d s o r p t i o n0 fap o I y s a c c h 撕d e a tt h e t a l c a q u e o u ss o l u t i o ni n t e m c e [ J ] ． C o l l o i d sa n d S u r f k e sA ，1 9 9 8 1 2 7 4 0 ． 万方数据