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1 1 8 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 9 4 9 2 ．2 0 2 0 ．0 1 ．0 2 0 甲基纤维素作为抑制剂浮选分离黄铜矿和滑石 张文谱，汪惠惠，冯博，彭金秀，张良柱，杨庆阳，于茜 江西理工大学资源与环境工程学院，江西赣州 3 4 1 0 0 0 摘要通过浮选试验、Z e t a 电位测试、T O C 测试及红外光谱测试对甲基纤维素在黄铜矿与滑石浮选分离中的作用及 其在两种矿物表面的吸附机理进行了研究。浮选试验结果表明，低用量的甲基纤维素可有效抑制滑石，但对黄铜矿抑制效果 很弱，可实现黄铜矿与滑石的浮选分离。甲基纤维素作为滑石的抑制剂，浮选分离黄铜矿和滑石混合矿。人工混合矿C u 品 位为15 ．1 9 ％时，可以获得铜精矿C u 品位为2 4 ．0 8 ％，回收率达7 4 ．6 8 ％的指标。检测结果表明，甲基纤维素在黄铜矿和滑石 表面均发生了物理吸附，且在滑石表面的吸附强于在黄铜矿表面的吸附。 关键词滑石；黄铜矿；浮选分离；甲基纤维素 中图分类号T D 9 5 ；T D 9 8 2文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 2 0 0 1 一0 1 1 8 0 6 T h eF l o t a t i o nS e p a r a t i o no fC h a l c o p y r i t ef r o mT a l cU s i n gM e t h y i c e l l u l o s ea sD e p r e s s a n t Z H A N GW e n p u ，W A N GH u i h u i ，F E N GB o ，P E N GJi n x i u ，Z H A N GL i a n g z h u ， Y A N GQ i n g y a n g ，y UX i S c h o o lo fR e s o u r c e sa n dE n v i r o n m e n t a lE n g i n e e r i n g ，Ji a n g x iU n i v e r s i t yo fS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o uJ i a n g x i3 4 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ee f f e c t so fm e t h y l c e l l u l o s eo nt h es e p a r a t i o no fc h a l c o p y r i t ea n dt a l ca n di t sa d s o r p t i o n m e c h a n i s mo nt h es u r f a c e0 ft W Om i n e r a l sw e r es t u d i e db yf l o t a t i o ne x p e r i m e n t s ，z e t ap o t e n t i a lt e s t ，T O C t e s ta n di n f r a r e d s p e c t r o s c o p y ．T h er e s u l t so ff l o t a t i o ne x p e r i m e n t ss h o wt h a tl o wd o s a g eo fm e t h y l c e l l u l o s ec a n e f f e c t i v e l yd e p r e s st a l c ，b u tt h ee f f e c t o nc h a l c o p y r i t ei s v e r yw e a k ，a n dt h ef l o t a t i o n s e p a r a t i o no fc h a l c o p y r i t ea n dt a l cc a nb er e a l i z e du s i n gm e t h y l c e l l u l o s ea sd e p r e s s a n t ．M e t h y l c e l l u l o s ei s u s e da sd e p r e s s a n to ft a l ct of l o a ta n ds e p a r a t ec h a l c o p y r i t ea n dt a l cm i x e do r e ．W h e nt h ea r t i f i c i a lm i x e do r e C ug r a d ei s1 5 ．1 9 ％，t h eC ug r a d eo fc o p p e rc o n c e n t r a t ei s2 4 ．0 8 ％，a n dt h er e c o v e r yr a t eo fc o p p e ri s 7 4 ．6 8 ％．T h et e s tr e s u l t ss h o wt h a tm e t h y l c e l l u l o s ei sp h y s i c a l l ya d s o r b e do nt h es u r f a c eo fc h a l c o p y r i t e a n dt a l c ，a n dt h ea d s o r p t i o no nt h es u r f a c eo ft a l ci ss t r o n g e rt h a nt h a to nt h es u r f a c eo fc h a l c o p y r i t e ． K e yw o r d s t a l c ；c h a l c o p y r i t e ；f l o t a t i o ns e p a r a t i o n ；m e t h y l c e l l u l o s e 滑石是硫化铜矿矿石中常见的脉石矿物，化学 式为M g 。[ s i 。O 。。] O H ，是具有层状结构的硅酸盐 矿物[ 1 。3 ] 。滑石具有较佳的天然可浮性，在不添加捕 收剂的情况下，仅使用起泡剂便可实现滑石的浮 选[ 4 { ] 。黄铜矿是常见的硫化铜矿，在捕收剂的作用 下，表现出较好的可浮性[ 6 ] 。在含滑石的硫化铜矿 浮选过程中，滑石常与硫化矿一起被浮选进入C u 精 矿中，从而使得精矿中C u 品位下降，杂质含量增加， 影响后续的矿冶工作。因此，有效减少进入精矿的 滑石含量对于该类硫化铜矿浮选具有重要意义。含 滑石硫化铜矿浮选时，为降低精矿中滑石含量，可以 通过预先浮选脱除滑石，或者添加抑制剂抑制滑 石[ 7 书] 。工业上常采用第二种。 羧甲基纤维素 C M C 可作为滑石的有效抑制 剂，主要原因是C M C 能够吸附在滑石表面，使滑石 表面亲水。C M C 对滑石的抑制作用效果受溶液p H 值影响较大。当吸附有C M C 的滑石位于p H 值一9 的溶液中，C M C 亲水性弱；当p H 值变为酸性，亲水 基金项目江西省自然科学基金项目 2 0 1 8 1 B A B 2 0 6 0 2 1 ；国家大学生创新创业训练计划项目 2 0 1 7 1 0 4 0 7 0 2 4 收稿日期2 0 1 9 - 1 1 - 1 4 作者筒介张文谱 19 9 3 一 ，男。江西吉安人，硕士研究生，主要从事矿物浮选理论研究。 通信作者冯博 1 9 8 6 一 ，男，江西赣州人，博士，副教授，主要从事矿物加工理论与工艺等方面的研究。 万方数据 2 0 2 0 年第1 期张文谱等甲基纤维素作为抑制剂浮选分离黄铜矿和滑石 1 1 9 性较强，这种变化是随p H 值变化是可逆的，这被称 为受p H 值变化影响的应激反应[ 9 ] 。 甲基纤维素 M C 是一种非离子纤维聚醚，为白 色颗粒状的粉末[ 10 | ，除取代基外，具有与C M C 相似 分子结构 如图1 所示 ，是通过醚化在纤维素中引 入甲基而制成。甲基纤维素分子结构中甲基取代不 均匀，存在着取代度高的疏水区和取代度低的亲水 区。低温或者常温下，水分子通过氢键作用在甲基 纤维素分子的甲基周围形成水化层，甲基纤维素能 完全溶解于水，形成均相溶液；溶液温度升至5 0 ℃ 以上时，则形成热可逆性凝胶[ 1 1 | 。甲基纤维素这种 行为随着温度的变化是可逆的，可能对滑石表面亲、 疏水性具有随温度变化的应激反应，与C M C 随p H 值变化对滑石的抑制效果变化规律相似。 ．f 啦麝十 L 拥2 0 R H 排J n R H 或- C H s 图1甲基纤维素 左 、羧甲基纤维素 右 的分子结构图 F i g ．1 M o l e c u l a rs t r u c t u r eo fM C 1 e f t a n dC M C r i g h t 甲基纤维素具有优良的润湿性 常温下 、分散 性、增稠性、乳化性等性质，广泛用于建材、分散性涂 料等工业，但还未被应用于实际硫化铜矿与滑石矿 物的浮选分离[ 1 2 ‘13 | 。矿物浮选的实质是使表面疏水 矿物的矿物上浮，而表面亲水的矿物留在矿浆中，从 而实现彼此分离[ 】引。在C M C 抑制滑石的理论基础 上，可知，C M C 对滑石表面的亲水性强弱受p H 值 魁 慧 毒 器 赵 慧 接 姥 影响较大；与C M C 相比，虽然甲基纤维素的水溶解 性受温度影响大，但甲基纤维素在常温下能完全溶 于水，性质稳定，在p H 值 3 ～1 1 时水溶解性不受 p H 值变化影响。而硫化铜矿的浮选均在常温下进 行，所以采用甲基纤维素替代C M C 加入硫化铜矿与 滑石的浮选分离中。并通过浮选试验、T O C 测试等 方法，研究常温下甲基纤维素对黄铜矿与滑石浮选 分离的影响。 l试验方法 1 ．1 矿样与试剂 黄铜矿、滑石纯矿物均购买自矿物标本行，手工 挑选纯度较高的块矿样，在足够干燥、干净的环境下 人工敲碎，放入玛瑙打样机进行细磨，通过手工筛 分，以获得多个粒级的矿样。黄铜矿样品和滑石样 品均保存于放有干燥剂和除氧剂的密封罐内，尽可 能保持破碎后矿物表面的原始性质。黄铜矿样品在 每次使用前均需用超声波进行洗矿处理，以除去表 面可能生成的氧化膜。表1 为黄铜矿、滑石单矿物 化学多组分分析结果，图2 为X 射线衍射分析结果。 结果表明，黄铜矿纯度达9 6 ．0 6 ％，滑石纯度达 9 5 ．7 3 ％。甲基纤维素、丁基黄药 P B X ，作为捕收 剂 和甲基异丁基甲醇 M I B C ，作为起泡剂 的纯度 均为分析纯，试验用水为去离子水。 表1矿物多组分分析 T a b l e1M i n e r a lm u l t i C o m p o s i t i o na n a l y s i s／％ 黄铜矿3 3 ．2 4 2 7 ．1 83 5 ．9 4 滑石0．56 3 0 ．3 96 3 ．0 5 图2 矿物的X 射线衍射图谱 F i g ．2X r a yd i f f r a c t i o np a t t e r no fm i n e r a l s 万方数据 1 2 0 有色金属 选矿部分2 0 2 0 年第1 期 1 ．2 浮选试验 浮选试验采用浮选槽容积为5 0m I ，的X F G 型 挂槽式浮选机 吉林省探矿机械厂制造 。将2g 矿 物置于浮选槽内，加人5 0m L 去离子水后开动浮选 机开始搅拌，将不同的浮选药剂依顺序加入，经精密 p H 值计 P H S 一2 5 测定矿浆p H 值为试验要求值后 充气浮选。采用手工刮泡收集精矿产品，刮泡时间 为3r a i n 。将所得的泡沫产品与槽内产品烘干、称 重，计算产率。单矿物试验取浮选回收率近似等于 产率；人工混合矿浮选试验中，将所得产品制样后送 至化检中心化验品位，再计算浮选回收率。 1 ．3Z e t a 电位测试 取lg 矿样 墨 过 脚 君 N 图6 不同p H 值下甲基纤维素对黄铜矿 及滑石表面电位的影响 F i g ．6 E f f e c to fM Co nt h es u r f a c ep o t e n t i a lo f c h a l c o p y r i t ea n dt a l ca td i f f e r e n tpH 甲基纤维素用量／ r a g L 。1 图7 甲基纤维素在矿物表面的吸附行为 F i g ．7A d s o r p t i o nb e h a v i o ro fM Co n m i n e r a ls u r f a c e 通过红外光谱研究了甲基纤维素分别与滑石、黄 铜矿作用的反应，结果如图8 和图9 所示。由图8 可 知，与滑石单矿物红外光谱相比，滑石与甲基纤维素 作用后，在波数为29 3 4 ．7c m 叫处出现了新的微弱吸 收峰，但没有位移，表明甲基纤维素在滑石表面发生 了物理吸附。而图9 可知，与甲基纤维素作用后，黄 铜矿表面没有检测到吸收峰，说明甲基纤维素在黄铜 矿表面的吸附较弱。结合图6 可知，甲基纤维素在黄 铜矿表面的物理吸附弱于其在滑石表面的吸附。 褂 菸 堪 惭八～竺三竺鳖 贮 ．．箩呈J 爰 兰堑兰鲞哭 ，j 三墼n ／。“h ．．／＼／＼一 5 0 010 0 0l5 0 02 0 0 025 0 030 0 035 0 04 0 0 0 波数／e r a “ 图8 滑石与甲基纤维素作用前后红外光谱 F i g ．8 I n f r a r e ds p e c t r u mb e f o r ea n da f t e r t h ei n t e r a c t i o no ft a l ca n dM C 图9黄铜矿与甲基纤维素作用前后红外光谱 F i g ．9 I n f r a r e ds p e c t r u mb e f o r ea n da f t e rt h e i n t e r a c t i o no fc h a l c o p y r i t ea n dM C 3结论 1 甲基纤维素能够吸附在黄铜矿及滑石表面， 对二者产生抑制作用，但甲基纤维素在较低用量下 即对滑石产生较强的抑制作用，在较高用量下才对 黄铜矿产生抑制作用。 2 在黄铜矿与滑石的人工混合矿浮选分离中使 用低用量甲基纤维素作用抑制剂，在混合矿铜品位 为1 5 ．1 9 ％时，可获得各项指标良好的铜精矿。 3 甲基纤维素在滑石表面发生的吸附比在黄铜 矿表面发生的吸附更强，加大了滑石与黄铜矿可浮 性的差距，有助于实现二者有效分离。 万方数据 2 0 2 0 年第1 期张文谱等甲基纤维素作为抑制剂浮选分离黄铜矿和滑石 1 2 3 参考文献 E f l 冯博，彭金秀，朱贤文，等．阿拉伯胶在黄铜矿滑石浮选分 离中的作用及机理[ J ] ．矿物学报，2 0 1 7 ，3 7 3 3 5 2 3 5 6 ． F E N GB o ，P E N GJ i n x i u 。Z H UX i a n w e n ．T h er o l eo f a c a c i ai nf l o t a t i o ns e p a r a t i o no f c h a t c o p y r i t ea n dt a l c [ J 1 ． A c t aM i n e r a l o g i c aS i n i c a ，2 0 1 7 ，3 7 3 3 5 2 3 5 6 ． 1 - 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- p r i n c i p l et h e o r yo ne l e c t r o n i cs t r u c t u r e o fc o p p e rs u l f i d e s [ D ] ．N a n n i n g G u a n g x iU n i v e r s i t y ，2 0 1 0 ． [ 7 ] 潘高产．硫化矿浮选体系中滑石的可浮性研究[ J ] ．湖南 有色金属，2 0 1 2 ，2 8 1 9 - 1 2 ． P A NG a o c h a n ．S t u d yo nt h ef l o a t a b i l i t yo f t a l c i ns u l f i d e o r ef l o t a t i o ns y s t e m [ J ] ．H u n a nN o n f e r r o u sM e t a l s ，0 1 2 ， 2 8 1 9 一i 2 ． [ 8 ] 刘谷山，冯其明，张国范，等．某铜镍硫化矿浮选脱除滑 石的研究[ J ] ．金属矿山，2 0 0 5 9 3 5 3 7 ． L I UG u s h a n ，F E N GQ i m i n g ，Z H A N GG u o f a n ，e ta 1 ． R e s e a r c ho nt a l cr e m o v a lf r o mac o p p e r n i c k e ls u l f i d eo r e b yf l o t a t i o n [ J 1 ．M e t a lM i n e ，2 0 0 5 9 3 5 3 7 ． [ 9 ] 冯博，汪惠惠，王鹏程，等．羧甲基纤维素的应激反应及 对滑石表面疏水性的影响[ J ] ．有色金属工程，2 0 1 5 ， 5 3 5 4 - 5 8 ． F E N GB o ，W A N GH u i h u i ，W A N GP e n g c h e n g ，e ta 1 ． S t i m u l u sr e s p o n s eo fC M Ca n di t si n f l u e n c eo nt a l c h y d r o p h o b i c [ J 1 ．N o n f e r r o u sM e t a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 5 ， 5 3 5 4 5 8 ． [ 1 0 ] R E NJH ，W A N GW ，R E NJG ．N e wt e c h n o l o g y r e s e a r c ho ng r a n u l a t i o no f m e t h y lc e l l u l o s e [ J ] ．K e y E n g i n e e r i n gM a t e r i a l s ，2 0 1 1 ，4 6 7 4 6 9 1 9 1 1 1 9 1 6 ． [ 1 1 ] 沈鸿强，尹屹梅，张洪斌．甲基纤维素 M C 疏水作用的 电化学研究E J ] ．化学学报，2 0 0 5 ，6 3 1 7 1 6 2 1 1 6 2 5 ． S H E NH o n g q i a n g ，Y I NY i m e i ，Z H A N GH o n g b i n ．A n e l e c t r o c h e m i c a ls t u d yo ft h eh y d r o p h o b i ei n t e r a c t i o no f m e t h y l c e l l u l o s e [ J ] ．A c t aC h i m i cS i n i c ，2 0 0 5 ，6 3 1 7 1 6 2 1 1 6 2 5 ． E 1 2 ] 杨元霞．甲基纤维素对新拌水泥浆体性能的影响E J ] ． 建筑材料学报，2 0 0 4 ，7 2 2 2 1 2 2 6 ． Y A N GY u a n x i a ．I n f l u e n c eo fm e t h y lc e l l u l o s eo n p r o p e r t i e so ff r e s hc e m e n tp a s t e [ J ] ．J o u r n a lo fB u i l d i n g M a t e r a l s ，2 0 0 4 ，7 2 2 2 1 - 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