一种新型氧化铜矿捕收剂及其浮选性能研究.pdf

2 0 1 9 年第5 期有色金属 选矿部分 1 1 9 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n l 6 7 1 9 4 9 2 ．2 0 1 9 ．0 5 ．0 2 2 一种新型氧化铜矿捕收剂及其浮选性能研究 路亮1 ，张行荣1 ，朱阳戈1 ，郑桂兵1 ，李成必1 ，李有辉2 1 ．北京矿冶科技集团有限公司矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京1 0 2 6 2 8 ； 2 ．紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭3 6 4 2 0 0 摘 要研究了一种新型的氧化铜矿捕收剂H Z 对纯矿物的浮选行为，考察了溶液p H 值、捕收剂用量等对浮选效果的 影响，并与传统捕收剂进行了对比，试验结果表明该新型捕收剂H Z 适应p H 值范围较广，在p H 值为6 ～9 时，均可取得良好 的浮选性能，同时具有用量少、捕收能力强等优点。孔雀石一石英人工混合矿浮选分离试验结果表明，当硫化钠用量3 0m g ／L 时，铜精矿品位可达5 0 ％以上，其回收率为6 5 ．1 4 ％。实际矿石闭路试验结果表明，经一次粗选三次精选两次扫选浮选工艺流 程，可以获得铜品位为3 2 ．5 6 ％、作业回收率为6 1 ．5 6 ％的氧化铜精矿。 关键词孔雀石；捕收刺；浮选；石英；分离 中图分类号T D 9 2 3 ．1 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 9 4 9 2 2 0 1 9 0 5 0 1 1 9 一0 6 AN o v e lC o l l e c t o rf o rM a l a c h i t ea n dR e s e a r c ho nI t sF l o t a t i o nP e r f o r m a n c e L U L i a n g1 ，Z H A N GX i n g r o n g1 ，Z H UY a n g g e1 ，Z H E N GG u i b i n g1 ，L IC h e n g b i2 ，L IY o u h u i 2 1 ．B G R I M MT e c h n o l o g yG r o u p ，S t a t eK e yL a b o r a t o r yo fM i n e r a lP r o c e s s i n g a n dT e c h n o l o g y ，B e i ji n g10 2 6 2 8 ，C h i n a ； 2 ．Z i j i nM i n gG r o u pC o m p a n yL i m i t e d ，S h a n g h a n gF u j i a n3 6 4 2 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t T h ef l o t a t i o np e r f o r m a n c eo fH Zc o l l e c t o ro np u r em i n e r a l si si n v e s t i g a t e di nt h ep a p e r ， i n c l u d i n gt h ee f f e c to fp Ha n dt h ed o s a g eo fH Z ，t h ec o m p a r a t i v et r i a lw i t ht r a d i t i o n a lc o l l e c t o r s ．I ti sf o u n d t h a tag o o df l o t a t i o np e r f o r m a n c ec o u l db ea c h i e v e di naw i d er a n g eo fp H6 9 ．T h ec o l l e c t o rh a st h e a d v a n t a g e so fl e s sc o n s u m p t i o na n ds t r o n gc o l l e c t i n ga b i l i t y ．T h es e p a r a t i o nr e s u l t so fa r t i f i c i a l m i x e d m i n e r a l so fm a l a c h i t ea n dq u a r t zd e m o n s t r a t et h a t ，w h e nt h ed o s a g eo fN a 2Si su pt o3 0m g ／L ，t h eg r a d e a n dr e c o v e r yo fm a l a c h i t ec o n c e n t r a t ec a nb er e a c h e d5 00 ／；a n d6 5 ．1 4 ％，r e s p e c t i v e l y ．T h ef l o t a t i o nr e s u l to f p r a c t i c a lo r e ss h o w st h a tam a l a c h i t ec o n c e n t r a t ew i t hg r a d eo f3 2 ．5 6 ％a n dr e c o v e r yo f6 1 ．5 6 ％i so b t a i n e d a f t e raf l o w s h e e to fo n e s t a g er o u g h i n g ，t w o s t a g es c a v e n g i n ga n dt h r e e - s t a g ec l e a n i n g ． K e yw o r d s m a l a c h i t e ；c o l l e c t o r ；f l o t a t i o n ；q u a r t z ；s e p a r a t i o n 铜是国民经济和国防建设中的重要金属资源， 具有良好的延展性和导电性，且易与多种元素形成 合金，因此广泛用于电气、轻工、建筑、机械制造、国 防工业等领域[ 1 ] 。氧化铜矿是我国铜矿资源的重要 组成部分，其处理方法主要有浮选法、浸出法、离析 法及这些方法的组合。其中，浮选法应用最为广泛、 工艺最为成熟，是处理氧化铜矿的首选方法[ 2 ’3 ] 。但 是，氧化铜矿矿石种类繁多、组分复杂、矿物粒度嵌 布不均匀、矿物本身亲水性强，一般伴有大量含泥 量，使得此类矿物的浮选难度增大[ 4 巧] 。 孑L 雀石作为一种最常见的氧化铜矿物，在铜金 属的开发利用过程中具有重要的意义，其处理方法 主要以浮选为主。但是在矿浆溶液环境下，孔雀石 表面极易于形成羟基化表面从而表现出较强的亲水 性，致使其可浮性下降∞] 。孔雀石的浮选通常采用 两种方法，一种是直接浮选法，捕收剂主要有脂肪 酸、羟肟酸等；另外一种是硫化浮选法，主要采用黄 药或其他巯基类为捕收剂[ 7 ‘1 1 | 。因此，在孔雀石浮选 过程中，浮选药剂的选择成为关键。 本文结合直接浮选工艺以及硫化浮选工艺，开 发了一种新型的强力捕收剂H Z ，并将其用于孑L 雀石 的浮选，考察了其纯矿物浮选行为以及与石英人工 基金项目国家国际科技合作专项项目 2 0 1 5 D F A 6 0 3 3 0 ；国家自然科学基金资助项目 5 1 6 3 4 0 0 9 收稿日期2 0 1 9 0 1 2 1修回日期2 0 1 9 - 0 8 0 9 作者简介路亮 1 9 8 7 一 ，男，山东德州人，硕士。工程师，从事选矿药剂研究。 通信作者朱阳戈 1 9 8 5 一 ，山东临沂人，博士，高级工程师，从事选矿工艺及选矿药剂研究。 万方数据 1 2 0 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 混合矿的浮选分离效果，并在此基础上考察了H Z 在实际矿石浮选中的应用，取得到较好的试验结果。 1 试验部分 1 ．1 纯矿物 本试验所用的孑L 雀石、石英纯矿物均来自中国地 质博物馆，矿物破碎后经拣选得到高纯度的纯矿物，然 后用瓷磨辊磨机磨矿后，经筛分取- - 7 4 3 8 肚m 粒级产 品作为试验样品，经X R D 、化学分析得到其纯度分 另J 9 8 ％和 9 9 ％。 1 ．2 实际矿石 本试验中实际矿石来自云南某硫化一氧化混合 铜矿，其辉铜矿品位在1 ．7 ％左右，孔雀石品位在 1 ．6 ％左右，氧化率约占4 7 ％，属于难选氧化铜矿。 1 ．3 浮选试验方法 1 ．3 ．1 纯矿物浮选试验 单矿物浮选试验在X F G 5 3 5 型挂槽式浮选机 中进行。准确称取纯矿物2g 并置入浮选槽中，然后 加入3 0m L 去离子水，充分搅拌1m i n ，然后用稀盐 酸或氢氧化钠溶液调整矿浆p H 值，搅拌2m i n ；然 后加入捕收剂，搅拌2r a i n 后开始浮选，浮选5r a i n 得到泡沫产品并烘干称重，最后计算其回收率。 孔雀石和石英的人工混合矿 1 1 浮选分离试 验同样在X F G 5 3 5 型挂槽式浮选机中进行，试验流 程与单矿物浮选试验流程基本一致，但需在加入捕 收剂之前加入适量的硫化钠调整剂，最后将得到的 泡沫产品和尾矿分别进行制样送检分析得到孔雀石 品位，然后计算孔雀石回收率。 1 ．3 ．2 实际矿石浮选试验 实际矿石采用云南某硫化一氧化混合铜矿，矿 石氧化率为约4 7 ％，硫化铜矿主要以辉铜矿形式存 在，而氧化铜矿主要以孔雀石形式存在。实际矿石 经过硫化铜浮选后的尾矿作为本试验的氧化铜矿原 矿，其试验流程在后续试验中列出。 2结果与讨论 2 ．1 单矿物浮选行为试验 2 ．1 ．1 p H 值试验 选择捕收剂H Z 用量为1 5m g ／L ，考察了孔雀 石在不同p H 值条件下的可浮性，试验结果如图1 所示。 由图1 可以看出，捕收剂H Z 的适宜p H 值范围 较广，当矿浆p H 值在6 到9 之间时均可以得到 7 0 ％以上的回收率；在矿浆p H 值为6 到7 之间可浮 性最好，孔雀石回收率可达8 5 ％以上；当矿浆p H 值 大于9 以后，孑L 雀石的回收率迅速下降；当矿浆p H 值超过1 0 以后，孔雀石回收率仅有2 0 ％左右，这是 因为强碱性条件下，孔雀石表面容易吸附羟基从而 亲水性增强，所以导致其回收率降低。综合考虑，这 里选择适宜的p H 值为7 左右，即中性条件。 图1矿浆p H 对孔雀石可浮性的影响 F i g ．1 T h ei n f l u e n c eo fp u l pp Ho n f l o a t a b i l i t yo fm a l a c h i t e 2 ．1 ．2 捕收剂种类和用量试验 1 捕收剂种类和用量对孔雀石可浮性的影响 目前，孔雀石浮选主要采用硫化一黄药法和螯 合捕收剂法，因此本文在矿浆自然p H 值条件下，对 H Z 捕收剂和传统的捕收剂进行了对比试验，包括丁 基黄药、辛基羟肟酸、8 一羟基喹啉等，试验结果如图2 所示。 图2 不同捕收剂对孔雀石浮选行为的影响 F i g ．2 T h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tc o l l e c t o r so n t h ef l o t a b i l i t yo fm a l a c h i t e 万方数据 2 0 1 9 年第5 期路亮等一种新型氧化铜矿捕收剂及其浮选性能研究 1 2 1 由图2 可以看出，只采用丁基黄药，孔雀石的回 收率较低，当丁基黄药用量达8 0m g ／L 时，孔雀石回 收率仅为2 0 ％左右；当加入硫化钠 用量5 0r a g ／L 时，同等条件下，孑L 雀石回收率明显提高，当丁基黄 药用量8 0m g ／L 时，孔雀石回收率达6 0 ％，随着丁 基黄药用量的增加，回收率依然有升高的趋势。采 用8 一羟基喹啉为捕收剂，孔雀石回收率随捕收剂用 量增加而升高，当用量达到3 0m g ／L 时，孔雀石回收 率为6 0 ％以上，但再增加用量，其上升趋势不明显。 对辛基羟肟酸而言，其表现出良好的捕收性能，当其 用量达到8 0m g ／L 时，孔雀石回收率为8 5 ％左右， 因此羟肟酸是一种良好的孑L 雀石捕收剂。但与H Z 捕收剂相比，H Z 表现出更优秀的捕收性能，用量 4 0m g ／L 时孔雀石回收率即可达到8 0 ％左右，而采 用辛基羟肟酸为捕收剂，此时孔雀石回收率仅为 6 0 ％，因此H Z 作为孔雀石捕收剂具有良好的优越 性。随着捕收剂H Z 用量的增加，孔雀石回收率亦 随之增加，当H Z 用量达到1 0m g ／L 时，孔雀石回收 率可达7 5 ％以上；继续增加捕收剂用量，孔雀石回收 率缓慢增加，当用量达到4 0m g ／L 时，回收率基本稳 定在8 0 ％左右。综上，本文确定捕收剂H Z 用量为 1 5m g ／L 。 2 捕收剂用量对石英可浮性的影响 在孔雀石浮选过程中，石英作为脉石矿物会对 孔雀石的回收率和品位产生影响，因此，本文考察了 矿浆自然p H 值条件下 约7 ．1 捕收剂用量对石英 可浮性的影响，从而考察H Z 捕收剂的选择性，试验 结果如图3 所示。 H Z 用量／ r a g L - 1 图3捕收剂用量对石英可浮性的影响 F i g ．3 T h ei n f l u e n c eo fd o s a g eo fc o l l e c t o r o nt h ef l o t a b i l i t yo fq u a r t z 由图3 可以看出，在矿浆自然p H 值条件下，H Z 捕收剂对石英表现出了良好的选择性，当H Z 用量 在3 0m g ／L 以下时，石英的回收率仅为5 ％左右，且 其泡沫产品多为细粒级石英，这也有可能是泡沫夹 带所致。因此，H Z 捕收剂对石英几乎没有捕收作 用，是一种良好的孔雀石选择性捕收剂。 2 ．2 人工混合矿浮选分离试验 本文考察了以H Z 为捕收剂，在矿浆自然p H 值 条件下 7 ．O ～7 ．1 人工混合矿 孔雀石与石英1 1 浮选分离的效果，试验结果列于表1 。 表1孔雀石与石英I 1 人工混合 矿浮选分离试验结果 T a b l e1E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fs e p a r a t i o n o fm a l a c h i t ea n dq u a r t zw i t hm a s sr a t i oo f1 1 精矿 8 4 ．4 8 尾矿1 5 ．5 2 原矿1 0 0 ．0 精矿 8 7 ．4 4 尾矿 1 2 ．5 6 原矿 1 0 0 ．0 精矿 9 1 ．6 1 尾矿 8 ．3 9 原矿 1 0 0 ．0 精矿 9 4 ．1 4 尾矿5 ．8 6 原矿 1 0 0 ．0 由表1 可以看出，孑L 雀石与石英人工混合矿在 只加H Z 捕收剂情况下，浮选分离出现异常，孔雀石 精矿中含硅较高，分离效果较差。这是因为孔雀石 在矿浆中容易解离出C u 抖，因而对石英产生了活 化，所以在这种情况下，孔雀石与石英的人工混合矿 不能有效分离。为了消除C u 2 影响，这里考虑加入 硫化钠以消除C u 2 的影响，这里硫化钠可能起到两 种作用，一种是C u 2 去活，另外一种有可能对孑L 雀 石造成一定程度的活化。因此，考察了硫化钠用量 对孔雀石与石英人工混合矿浮选分离效果的影响， 试验结果列于表2 。 7 3 0 1 9 0 一Z 8 O 一4 ；OⅢ吕孳帅一m瑚啪一m罟号咖一似％咖 趴M m一船坞m一罟8m一弘u；如 一 一 一 9 1 O 一6 l 0 1 j 0 4 ；0 m m㈣一岗㈣一m趵咖一Ⅲ％㈣盯地加一％豇如一％乱加一弘豇m洲惝哪一心㈣蝴一㈣帅㈣一蜥嘣堋 三一一一一一一一一一 拙豫缎一弧孤一独m拖一缀阻拙 万方数据 1 2 2 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 表2孔雀石与石英1 1 混合矿 硫化钠用量试验结果 T a b l e2 E x p e r i m e n t a lr e s u l t so fs o d i u m s u l f i d ei nt h es e p a r a t i o no fm a l a c h i t e a n dq u a r t zw i t hm a s sr a t i oo f1 1 由表2 可以看出，随着硫化钠用量的增加，孔雀 石精矿中铜的品位呈上升趋势，但回收率先小幅上 升然后缓慢下降，这说明，当硫化钠用量越大，越能 消除C u 2 对石英的影响，但是用量过大，反而对孔 雀石产生了一定的抑制作用，综合考虑，硫化钠用量 选为3 0m g ／L ，此时精矿铜品位为5 1 ．6 7 ％，回收率 为6 5 ．1 4 ％。 2 ．3 实际矿石探索试验 以云南普洱某硫化一氧化铜矿为研究对象，考 察了硫化钠用量、捕收剂用量对浮选指标的影响，其 浮选工艺流程如图4 所示。 硫化铜粗选尾矿 5 ； N “S 3 I l l H z 捕收剂1 5 ；B K 2 0 12 氧化铜J 精选氧化铜l 扫选 暑2 号I 量1 2 气尸2 1 2 亨I 鼍号 55 2 I 硫化钠2 0 0 2 永H z 捕收剂1 0 ；B K 2 0 12 氧化铜l 精选 皇詈詈摹詈詈d 量詈皇詈 4 0．。二氧化铜I 扫选 中矿3中矿4 ；尝攀 半中争z 中争s 氧化铜精矿中矿1 图6 开路试验流程图 F i g ．6 T h ep r i n c i p l ef l o w c h a r to fo p e n c i r c u i tt e s t 表4 T a b l e4T h er e 浮选s u l t s 开路o fo 试p e 竺nc i r 果c u i tt e s t ／％ 3结论 一 ％ ⋯ 表5浮选闭路试验结果 T a b l e5T h er e s u l t so fc l o s e d c i r c u i tt e s t ／％ 1 H Z 捕收剂作为一种新型的孔雀石矿捕收剂， 表现出优良的捕收性能和选择性，单矿物试验表明 H Z 捕收剂的适宜p H 值范围较广，当用量为 1 5m g ／L 时，矿浆在中性条件下，孔雀石回收率约 8 0 ％，此时石英的回收率仅为5 ％左右。与传统捕收 剂相比，H Z 性能更为优越，同等回收率情况下 1 7 5 ％ ，用量仅为辛基羟肟酸用量的。 O 2 孔雀石一石英人工混合矿 1 1 浮选分离试 验结果表明当浮选体系中不加硫化钠时，两者分离 效果不是很理想；当加入硫化钠 3 0m g ／L 时，铜精 矿品位可达5 0 ％以上，回收率为6 5 ．1 4 ％。 3 实际矿石试验结果表明当硫化钠用量 15 0 0g ／t ，H Z 用量为3 5g ／t 时，此时铜精矿品位为 万方数据 1 2 4 有色金属 选矿部分2 0 1 9 年第5 期 1 1 ．0 6 ％，回收率为5 8 ．6 8 ％；与同等用量条件下戊基 黄药相比，精矿品位略低，回收率高出近1 0 个百分 点。闭路试验结果表明，经一次粗选三次精选两次 扫选浮选工艺流程，可以获得铜品位为3 2 ．5 6 ％、作 业回收率为6 1 ．5 6 ％的氧化铜精矿。 参考文献 [ 1 3 白洁，艾晶，张行荣．氧化铜矿浮选药剂研究与应用进展[ J ] ． 现代矿业，2 0 1 4 ，1 2 4 8 5 2 ． [ 2 ] L E EJS ，N A G A R A JDR ，C O EJE ．P r a c t i c a la s p e c t so f o x i d e c o p p e rr e c o v e r y w i t h a l k y l h y d r o x a m a t e s [ J ] ． M i n e r a lE n g e e r i n g ，1 9 9 8 ，1 0 9 2 9 9 3 9 ． [ 3 ] L I UG U A N G Y I ，H U A N GY A O G U O ，Q UX I A O Y A N ， e ta 1 ．U n d e r s t a n d i n gt h eh y d r o p h o b i cm e c h a n i s mo f 3 - h e x y l 一4 一a m i n o q ，2 。4 - t r i a z o l e 一5 一t h i o n e t om a l a c h i t eb y T o F S I M S ，X P S ，F T I R ，c o n t a c ta n g l e ，z e t ap o t e n t i a la n d m i c r o f l o t a t i o n [ J ] ．C o l l o i d sS u r f ．A P h y s i c o c h e m ．E n g ． A s p e c t s ，2 0 1 6 ，5 0 3 3 4 4 2 ． [ 4 3 武薇，童雄．氧化铜矿的浮选及研究进展[ J ] ．矿冶， 2 0 1 1 ，2 0 2 5 - 9 ． [ 5 ] 赵涌泉．氧化铜的处理[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 2 ． r 6 ] B A R B A R OM ，U R B I N ARH ，C O Z Z AC ，e ta 1 ． F l o t a t i o no fo x i d i z e dm i n e r a l so fc o p p e ru s i n gan e w s y n t h e t i c c h e l a t i n gr e a g e n t a sc o l l e c t o r [ J ] ．I n t ．J ． M i n e r ．P r o c e s s ．，1 9 9 7 ，5 0 2 7 5 2 8 7 ． [ 7 ] C H O IJ ，C H O ISQ ，P A R KK ，e ta 1 ．F l o t a t i o n b e h a v i o u ro fm a l a c h i t ei nm o n o a n dd i v a l e n ts a l t s o l u t i o n su s i n gs o d i u mo l e a t ea sac o l l e c t o r [ J ] ．I n t ．J ． M i n e r ．P r o c e s s ．，2 0 1 6 ，1 4 6 3 8 4 5 ． [ 8 ] H O P EGA ，N U M P R A S A N T H MA ，B U C K L E YAN ，e ta 1 ． B e n c h s e a l ef l o t a t i o no fc h r y s o c o l l aw i t hr r o c t a n o h y d r o x a m a t e [ 刀．M i n e r ．E n g ．2 0 1 2 ，3 6 3 8 1 2 2 0 ． [ 9 ] X UH A I F E N G ，Z H O N GH O N G ，W A N GS H U A I ， e ta 1 ．S y n t h e s i so f 2 - e t h y l 一2 一h e x e n a l o x i m ea n di t s f l o t a t i o np e r f o r m a n c ef o rc o p p e ro r e [ J ] ．M i n e r ．E n g ．， 2 0 1 4 ，6 6 6 8 1 7 3 1 8 0 ． [ 1 0 ] P A R KK ，P A R KS ，C H O IJ ，e ta 1 ．I n f l u e n c eo fe x c e s s s u l f i d ei o n so nt h em a l a c h i t e - b u b b l ei n t e r a c t i o ni nt h e p r e s e n c eo ft h i o l c o l l e c t o r [ J ] ．S e p ．P u r i f ．T e c h n 0 1 ．， 2 0 1 6 ，1 6 8 1 7 ． r 1 1 ] K O N G O L OK ，K I P O K AM ，M I N A N G AK ，e ta 1 ． I m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c y o fo x i d e c o p p e r c o b a l t o r e s f l o t a t i o nb yc o m b i n a t i o no fs u l p h i d i s e r s [ J ] ．M i n e r ． E n g ．，2 0 0 3 ，1 6 1 0 2 3 1 0 2 6 ． 万方数据