多水高岭石对矿石中铜选别指标的影响.pdf

．1 6 ．有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 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 1 8 ．0 5 ．0 0 4 多水高岭石对矿石中铜选别指标的影响 付强，方明山，肖仪武，李 磊 北京矿冶科技集团有限公司金属矿产资源评价与分析检测北京市重点实验室，北京1 0 0 1 6 0 摘要含多水高岭石铜矿石在选矿过程中普遍存在铜回收率不高、尾矿中铜损失严重的问题，在铜硫分离时， 为有效抑制硫矿物而加入的石灰用量是常规消耗量的2 3 倍，既影响了铜的选矿指标，又增加了生产成本，给企业造 成重大的经济损失，多水高岭石粒度细，表面积大，易团聚。不同p H 值条件下多水高岭石水溶液中z e t a 电位测定试 验结果显示，当p H 值在1 2 时，z e t a 电位的绝对值达到最低值，团聚现象严重。所以在碱性条件下选铜时，铜矿物易被 团聚的多水高岭石罩盖导致其表面无法与药剂有效接触，从而损失到尾矿中。在p H 值为l l 的石灰溶液中加入多水 高岭石，随着加人量的增加，溶液的p H 值不断降低。通过扫描电镜及x 射线能谱分析发现溶液中的多水高岭石中含 有少量的c a ，推断多水高岭石的存在吸附了溶液中的石灰，导致p H 值变化。所以为保证矿浆的高碱度，需要加入更 多的石灰卣丁见．多水高岭石是影响含多水高岭石铜矿石中铜选别指标的关键所在； 关键词多水高岭石；铜矿石；团聚 中图分类号T D 9 5 2 ．1 ；T D 9 2 3文献标志码A文章编号1 6 7 1 ．9 4 9 2 2 0 1 8 0 5 J D 0 1 6 埘 T h eI n n u e n c eo fH a o y s i t eo nC o p p e rO r eB e n e f i c i a t i o nI n d i c a t o r F UQ 泌n g ．F A N GM i R g s h ￡m ，X l A oY i 埘u ，L | L e i B 卿增‰y 眈6 0 m ￡o r yo 厂胁剐胁聊m ZR ∞o M r c ∞‰fn n d 西血Z Ⅱn 砌凡， B G R l M MT e c h ∞i o 静G r o u p ，B e 码i n gl o o l 6 0 ，C h i M 、 A b s t r a c t Ap r o b l e ma b o u tc o p p e rr e c o v e r ye x i s t su b i q u i t o u s l yd u n gb e n e 6 c i a t i o no nh a l l o y s i t e b e a r i n g c o p p e T o r e ． M o r e o v e r ，t od e p r e s ss u l f u rm i n e r a l sf o rs e p a r a t i o nw i t hc o p p e r ，i tc o s t s2 ～3t i m e st h ea m o u n to fl i m e c o n s u m p t i o n 。 T h i sp r o b l e mn o t o n l ya f k c t st h ei n d i c a t o ro fc o p p e r ， b u ￡a l s or a i s e st } 1 e p r o d u c t i o nc o s t so f ￡h e c o m p a n i e s ． T h eh a l l o y s i t ei s f i n e g r a i n e da n dh a s1 a 唱es u r f a c ea r e a ， s oi tc a nf o r ma g d o m e r a t i o n se a s i l y ．T h e r e s u l t o fz e f ap o t e n t i a lt e s to nh a I l o y s i t ea q u e o u ss o l u t i o ni nd i f k r e n tp Hc o n d i t i o n ss h o w s ， z e t ap o t e n t i a la b s o l u t e V a l u ei s1 0 ww h e np HV a l u ei s12 ，a n dt h ea g g l o m e r a t i o ne x i s t sh e a v 订y ． T h e r e f b r e ，c o p p e rm i n e r a l sc a nb ec o v e r e d b yh a l l o y s i t ei na l k a l i n ec o n d i t i o nd u r i n gc o p p e rs e p a r a t i o n ，s ot h a tt h ec o p p e rm i n e r a l sf a l li n t ot a i l i n g sb e c a u s eo f t h en o n e f f e c t i v ec o n t a c tb e t w e e nr e a g e n ta n dm i n e r a ls u d j c e ． W h e nt h ep Hv a l u ei sl1 ，i tw i l ld e c r e a s ew i t ht h e i n c r e a s eo fh a U o y s i t ec o n t e n t ． A c c o r d i n gt oS E M E D Sa n a l v s i sr e s u l t ，t h eh a U o v s i t ei nt h es o l u t i o nc o n t a i n sm i n o r a m o u n to fC a ．I ti n f e r st h a th a l l o y s i ￡ec a na b s o r bl i m ei nt h es o l u t i o na n dc a u s et h ec h a n g eo fp Hv a l u e ，s oi tn e e d s m o r el i m et om a i n t a i nh i g ha l k a l i n i t yo ft h ep u l p ．I nc o n c l u s i o n ，h a U o y s i t ei st h ek e yf a c t o ra ⅡI e c t i n gb e n e 6 c i a t i o n i n d i c a C o ro fh a I I o v s i t e b e a r i n gc o p p e ro r e ． K e yw o r d s h a l l o y s i t e ；c o p p e ro r e ；a g g l o m e r a t i o n s 在选矿过程中，矿泥的存在是影响选矿指标的 重要因素之一。2 。研究表明，矿泥容易使矿浆发 黏，充气条件变坏；矿泥黏附在矿物表面，恶化其浮 游性能；矿泥还吸附大量药剂，增加药剂消耗。3 引。 矿石中的黏土矿物常常是形成矿泥的主要组分，多 水高岭石作为较常见的黏土矿物，常在矿床氧化带 或者次生带产出。研究发现，含多水高岭石铜矿石 在选矿过程中普遍存在铜回收率不高、尾矿中铜损 失严重的问题，而且在铜硫分离的时候，为有效抑制 硫矿物而加入的石灰用量是常规消耗量的2 ～3 倍， 既影响了铜的选矿指标，又增加了生产成本，给企业 造成重大的经济损失。 多水高岭石是一种黏土硅酸盐矿物，属于高岭石 族，由于特有的管状结构，使其在环境方面及材料方 收稿日期2 0 1 7 1l 一2 0 修回日期2 叭8 ．0 8 1 6 作者简介付强 1 9 8 5 一 ，男，湖北威宁人，硕士，高级工程师，主要从事矿产资源可利用性评价方面的工作。 万方数据 2 叭8 年第5 期付强等多水高岭石对矿石中铜选别指标的影响 1 7 面得到较好的应用和研究“ J ，但对于多水高岭石干扰 选矿过程的机制研究较少，郑佳敏等研究了搅拌强 度、矿浆固液比、p H 值及添加不同分散剂对多水高岭 石分散的影响‘8 。。本文主要讨论多水高岭石在水溶 液体系下的团聚现象及对药剂的吸附作用，旨从这两 方面探索多水高岭石对铜选别指标的影响，深化对高 岭石罩盖作用及吸附作用的认识，以期为降低多水高 岭石对铜矿选别的有害影响提供一定的指导作用。 1 含多水高岭石铜矿石在选别过程中 铜的损失状态 多水高岭石常常产于硫化矿床的氧化带或者次 生带，常呈块状、土状、粉末状集合体，显微镜下观察 晶体呈长棒状、管束状 图1 。该类型铜矿床中的 铜矿物除了黄铜矿外，往往还有铜蓝、辉铜矿、蓝辉 铜矿等次生硫化铜矿物或者孑L 雀石、蓝铜矿等氧化 铜矿物。 图l多水高岭石呈管束状产出透射电镜照片 F i g ．1H a l l o y s i t eo c c u r Sa st u b u l a r s t r u c t u r eT E Mi m a g e 在对铜矿石选别过程中，由于多水高岭石的存 在，引起铜矿物的大量损失导致铜的回收率较低，而 这些损失的硫化铜矿物常常是以单体或者富连生体 的形式存在，且粒度并不是很微细，原则上这部分铜 矿物在常规浮选过程中是较易回收的，但由于这些 硫化铜矿物表面包覆有厚薄不一的多水高岭石 图 2 ，使硫化铜表面性质发生一定的改变，导致硫化 铜的表观疏水性降低，从而使硫化铜的可浮性变差 而大量损失到尾矿中。 2 多水高岭石罩盖作用及吸附石灰的 研究 2 ．1 多水高岭石罩盖作用研究 因矿泥颗粒尺寸小，表面积大，表面能高，处于 图2多水高岭石黏附于黄铜矿表面 X - 射线面扫描图 F i g ．2H a l l o y s i t ea d h e r e sc ot h e s u r f a c eo fc h a l c 叩y r i t e S E Mi m a g ea n dXr a ye n e r g ys p e c t r u m 能量的不稳定状态，很容易发生团聚使之达到稳定 状态，且微细颗粒之间的距离极短，相互间的范德华 引力远大于自身的重力，因此往往相互吸引而发生 团聚9 ’1 2 。z e t a 电位是对颗粒之间相互排斥或吸引 力强度的度量，是表征分散体系稳定性的重要指标， z e f a 电位绝对值越大，即静电斥力大于范德华力，颗 粒之间相互排斥，分散体系越稳定，反之，颗粒表面 电荷越少，z e t a 电位绝对值越小，静电斥力无法抵消 范德华力，颗粒就容易发生团聚。研究表明，粉体在 液相介质中的分散稳定性与溶液的p H 值密切相 关、1 } 1 5 ] ，粉体颗粒表面常常带电荷，且随着溶液体 系中p H 值的不同，粒子表面的一c 0 0 H 和一O H 基 的电离度也不同，z e t a 电位也随之发生变化。 本次对不同p H 值条件下的多水高岭石水溶体 系进行z e t a 电位测定，来表征该条件下溶液分散体 系稳定性，试验流程如下将多水高岭石微粉加入到 万方数据 1 8 有色金属 选矿部分2 0 1 8 年第5 期 去离子水中，用磁力搅拌仪搅拌5m i n ，配成相对质 量百分比为o ．0 5 ％的水体系，再用酸度计测量高岭 石水体系的p H 值，然后逐滴加入盐酸或氢氧化钠， 以调节悬浮液达到预期p H 值，p H 值调节范围为 1 ～1 4 。 研究结果显示 见图3 ，在碱性条件下，z e t a 电 位均为负值，说明多水高岭石带负电，当p H 值从8 升高到1 2 时，z e t a 电位呈升高趋势，其绝对值则逐 渐降低，当p H 值 1 2 时，z e t a 电位的绝对值达到最 较低，说明此时团聚现象较严重，随后，p H 值进一步 升高时，z e t a 电位急剧下降，在p H 值 1 4 时，z e t a 电位绝对值达到最大值，说明此时分散效果最好。 在对硫化铜的浮选工艺中，为了加强对硫矿物的抑 制，矿浆p H 值通常在1 l 左右，多水高岭石在该酸 碱度下其z e t a 电位绝对值正好处于较低值，很容 易发生团聚，是造成铜矿物表面被矿泥罩盖的主 要原因。故而在铜矿石选别过程中，需考虑选择 合适的p H 值，既满足矿浆体系所需的酸碱度，同 时使矿浆保持较好的分散性，以避免多水高岭石 过度团聚形成矿泥罩盖在铜矿物表面而影响铜的 回收。 图3不同p H 值水体系中高岭石的z e t a 电位 F i g ．3 T h eZ e t ap o t e n t i a lo fh a l l o y s i t e i nd i f f e r e n tp H 2 ．2 多水高岭石吸附石灰研究 研究表明，黏土矿物常因具有较大的表面能和 携带电荷，而对溶液体系中的微粒或离子进行吸 附‘16 。1 7 。。为了论证多水高岭石是否吸附药剂而影 响矿浆中p H 值的变化，本次利用不同比例的多水 高岭石和石灰配置的溶液进行一系列对比试验，试 验步骤如下 1 在装有6 0m L 水的烧杯中加入1g 多水高 岭石，利用酸度计检测p H 值显示为7 ．3 l ，基本呈中 性，说明多水高岭石水溶液为中性。 2 在装有6 0m L 水的烧杯中加入0 ．0 3g 石 灰，酸度计检测显示p H 值为1 1 ．4 7 。然后在该烧杯 中加入1g 多水高岭石，p H 值显示为1 1 ．1 1 ，然后逐 渐增加多水高岭石的用量，发现溶液的p H 值随之 呈现逐渐降低的趋势，具体测试结果见表1 。 表l多水高岭石和石灰不同配比水溶液的p H 值 T a b l e1T h ep Ho fa q u e o u ss o l u t i o nw i t hd i f f e r e n t m i x i n gm t i o so fh a l l o y s i t ea n dl i m e 编号 水／m L 多水高岭石／g 石灰／gp H 值 表1 结果表明，多水高岭石确实会对石灰调节 矿浆p H 值产生一定的影响，使矿液的p H 值降低。 多水高岭石发育密集的微细晶体管，本身具有很强 的物理吸附功能；同时，多水高岭石的A l O 。八面体 片小于s i 0 。四面体片，所以八面体片卷曲在内侧， 使得s i 分布于管体外表面，而A l 则分布于管体内 表面及管体边缘，当A 1 0 。与s i 0 。暴露在水中后，引 起解离而在管体表面形成表面羟基团，表面羟基团 在水中电离使其在水溶液呈负电性，能吸附水中带 正电荷的离子和微粒。通过对配液中的高岭石进行 x 射线能谱分析 图4 ，发现其中含有少量的C a ， 故而推断高岭石通过吸附药剂使矿浆中的p H 值 难以达到预期目标，所以为保证矿浆的高碱度，常 常需要加入更多的石灰。但对于高岭石吸附药剂 的方式是以物理吸附为主还是化学吸附或者静电 吸附为主，尚难以确定，是今后需要进一步研究的 重点。 3结论 铜矿石中多水高岭石的存在常常是影响铜选矿 指标的重要因素。通过对多水高岭石水溶液中z e t a 电位测试表明，当p H 值在1 2 时，z e t a 电位的绝对 值达到最低值，团聚现象严重，所以在碱性条件下选 铜时，铜矿物易被团聚的多水高岭石罩盖导致其表 面难以与药剂有效接触而大量损失到尾矿中；此外， 多水高岭石发育的密集晶体管使之具有很强的物理 吸附功能，且在水溶液中呈负电性，对水溶液中的离 子产生吸附作用，在抑硫浮铜过程中，多水高岭石会 万方数据 2 0 1 8 年第5 期 付强等多水高岭石对矿石中铜选别指标的影响 ．1 9 ． 图4 多水高岭石水体系中加入石灰前后的x ．射线能谱对比图 F i g ．4T h eXr a ye n e r g ys p e c t m mo fh a l l o y s i t eb e f r ea n da f t e ra d d i n gl i m e 吸附石灰调整剂而影响矿浆p H 值的变化，所以为 保证矿浆的高碱度，常常需要加入大量的石灰。因 此，当铜矿石中的多水高岭石含量较高时，应考虑采 取预先脱泥或者添加分散剂等方式，尽量降低其对 铜选别的影响。 参考文献 [ 1 ] 陈安达．铜矿石中矿泥处理方法探讨[ J ] ．有色矿山， 1 9 8 4 5 2 5 3 0 ． [ 2 ] 赵艳宾，刘璇遥，解钊，等．某铜钼矿利用旋流器解决 矿泥影响的研究与应用[ J ] ．甘肃冶金，2 0 1 4 5 2 1 - 2 3 ．2 6 ． [ 3 ] 缪飞燕，叶雪均，杨俊彦，等．浮一重联合流程处理铜硫矿 泥的试验研究及应用[ J ] [ 4 ] B A R R I EE ，c A P P u Y N s 矿山机械，2 0 1 4 1 9 1 ．9 5 ． V ， V A S S I L I E V AE ，e ta l _ P o t e n t i a lo f i n o r g a n i cp o l y m e r s g e o p o l y m e r s m a d eo f h a l l o y s i t ea n dv o l c a n i cg l a s sf o r t h ei m m o b i l i s a t i o no ft a i l i n g s f 南mg o l de x t m c t i o ni nE c u a d o r [ J ] ．A p p l i e dC l a ys c i e n c e ， 2 0 1 5 ，1 0 9 9 5 一1 0 6 ． [ 5 ] 彦坂忠义，余洋．关于内之岱选矿厂原生矿泥的处理 [ J ] ．国外金属矿选矿，1 9 8 5 8 l l 1 6 ． [ 6 ] MIG O R O D E T S K I I ，NNY A s c H E N K O ，迁 岳．巴尔哈 什选矿厂提高斑岩铜矿浮选回收率的研究[ J ] ．国外金 属矿选矿，1 9 7 4 4 l - 9 ． [ 7 ] 马智，王金叶，高祥，等．埃洛石纳米管的应用研究 现状[ J ] ．化学进展，2 0 1 2 ，2 4 增刊1 2 7 5 ．2 8 3 ． [ 8 ] 郑佳敏，管俊芳，李小帆．云南西双版纳埃洛石的分散 研究[ J ] ．硅酸盐通报，2 0 1 7 5 1 5 5 6 一1 5 6 1 ． [ 9 ] F O R B E sE ，D A V E YKJ ，s M l T HI 。． D e c o u p l i n gr e h o l o g y a n ds l i m e c o a t i n g s e f I e c t nt h tl 。I I u r a l n o t a b i l i t y o f c h a l c o p y r i t e i nac l a y r i c hn o t a t i o n II u I p [ J ] ． M i n e r a l s E n g i n e e “n g ，2 0 1 4 ，5 6 5 6 1 3 6 一1 4 4 ． [ 1 0 ] P E N GY ，z H A 0s ． T h ee f k c to fs u r f a c eo x i d a t i o no f c o p p e rs u l n d em i n e m l so nc l a ys l i m ec o a t i n gi nn o t a t i o n [ J ] ．M i n e 瑚sE n 百n e e r i n g ．2 0 l l ，2 4 1 5 1 6 8 7 一1 6 9 3 ． [ 1 1 ] z H A N GM ，P E N GY ． } ’f r e c to fc l a ym i n e m J so np u l p r h e o l o g ya n dt h en o t a t i o no fc o p p e ra n d 静J l dm i n e r a l s [ J ] ． M i n e r a l sE n 舀n e e r i n g ，2 0 1 5 ，7 0 8 一1 3 ． [ 1 2 ] C R u zN ， P E N GY ，w I G H T M A NE ，e ta 1 ．T h e i n t e r a c t i o no fp Hm o d i n e r sw i t hk a o l i n i t ei nc o p p e r g o l d n o t a t i o n [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 5 ，8 4 2 7 3 3 ． [ 1 3 ] E D w A R D SCR ，K I P K I EwB ，A G A RGE ．T h ee f k c to f s l i m ec o a t i n g so ft h es e r p e n “n em i n e r a l s ， c h r y s o t i l ea n d l i z a r d i t e ，o np e n t l a n d i t e n o t a t i o n [ J ] ． I n f e m a t i o n a lJ o u m a l o fM i n e r a lP m c e s s i n g ，1 9 8 0 ，7 1 3 3 4 2 ． [ 1 4 ] 王顺，孙红娟，李晓春，等．蒙脱石吸附P b “、c r 3 、 c d “的实验研究[ J ] ．非金属矿，2 0 1 4 4 6 3 - 6 5 ． [ 1 5 ] 吴雅琴，赵志琦．高岭石和蒙脱石吸附【j 的实验研究[ J ] ． 矿物学报，2 0 1 1 2 2 9 1 ．2 9 5 ． [ 1 6 ] z H A N GN I N G N I N G ，z H 0 uc H A N G c H u N ，L I uc H E N G ， e ta 1 ．E f f e c t so fp a I t i c l es i z eo nn o t a t i o np a r 啪e t e r si nt h e s e p a r a t i o n o f d i a S p o r e a n dk a o l i n i t e[ J ] ． P o w d e r T e c h n o l o g y ，2 0 1 7 ，3 1 7 2 5 3 - 2 6 3 ． [ 1 7 ] w A N GY ，P E N GY ，N I c H O L s 0 NT ，e ta 1 ．T h ed i H ．e r e n t e f f e c t s o fb e n t o n i t ea n dk a o l i no nc o p p e rn o t a t i o n [ J ] ． A p p l i e dC l a yS c i e n c e ，2 0 1 5 ，11 4 5 0 4 8 5 2 ． 万方数据