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本文作者：張亞輝1孟凡東2孫傳堯3作者單位：1東北大學(xué)2武漢理工大學(xué)3北京礦冶研究總院

mgo脈石礦物進(jìn)入銅鎳硫化礦浮選精礦的可能途徑分析

通過對(duì)已發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，筆者認(rèn)為在銅鎳硫化礦浮選過程中MgO脈石礦物進(jìn)入銅鎳精礦有以下可能途徑:1)MgO脈石礦物伴隨銅鎳硫化礦物以連生體的方式進(jìn)入精礦。2)因浮選過程中泥化細(xì)粒脈石罩蓋有用礦物顆粒、泡沫黏附、有用礦物疏水絮團(tuán)夾帶等機(jī)械夾雜方式而進(jìn)入精礦〔2，10-12〕。3)由于脈石礦物自身具有一定的天然可浮性而上浮進(jìn)入精礦泡沫層，如蛇紋石具有1∶1型三八面體層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，即其結(jié)構(gòu)單元層由硅氧四面體層與氫氧鎂石八面體層按1∶1結(jié)合而成，層與層之間是弱化離子鍵，礦物粉碎過程中，多沿著蛇紋石層間弱化的價(jià)鍵斷裂，礦物表面因具有弱化離子鍵，不易被極性很強(qiáng)的水分子潤(rùn)濕而具有一定疏水性，因而蛇紋石具有一定的天然可浮性〔6，10〕。另外，由于成礦過程中銅、鎳金屬離子的擴(kuò)散、浸染，從而使MgO脈石礦物含有少量銅、鎳，可以因銅、鎳離子作為巰基類捕收劑的作用活性點(diǎn)而被浮選。4)MgO脈石礦物表面由于磨礦、浮選過程中(不可避免地)被銅鎳等金屬離子污染而具有一定可浮性〔5，13〕。對(duì)于以連生體(第一種途徑)及細(xì)泥方式上浮的MgO脈石礦物可以通過磨浮工藝條件優(yōu)化，提高有用礦物單體解離度、減少細(xì)泥產(chǎn)生來改善浮選效果〔14-24〕;對(duì)于第二種途徑上浮的MgO脈石礦物可以通過調(diào)整有用礦物及脈石礦物表面電性減少脈石對(duì)有用礦物顆粒的罩蓋與黏附〔10-12〕、選擇適當(dāng)?shù)牟妒談鹋輨┙M合改變泡沫特性〔25-30〕、改進(jìn)浮選設(shè)備的攪拌分散作用來改善浮選效果〔31〕;而對(duì)于后兩種途徑上浮的MgO脈石礦物可以通過清洗脈石礦物表面的銅、鎳活化離子，去除其浮選活性中心〔13〕，同時(shí)采用選擇性抑制劑阻止MgO脈石礦物的浮選，這也是銅鎳硫化礦浮選過程中抑制MgO脈石礦物的最重要、最有效的方法。優(yōu)化磨浮工藝條件、選擇適當(dāng)?shù)牟妒談鹋輨┙M合改變泡沫特性、改進(jìn)浮選設(shè)備等技術(shù)手段僅有助于降低MgO脈石礦物隨機(jī)進(jìn)入精礦的概率，要實(shí)現(xiàn)MgO脈石礦物的有效抑制，必須應(yīng)用高效抑制劑從根本上去除其上浮、浮選活性，阻止其進(jìn)入精礦產(chǎn)品。

MgO脈石礦物的抑制機(jī)理及抑制劑研究

對(duì)于銅鎳硫化礦石浮選過程中MgO脈石礦物抑制劑的研究，國(guó)內(nèi)外選礦工作者從MgO脈石礦物的抑制機(jī)理、抑制劑的尋找與合成等方面進(jìn)行了廣泛的研究、探索。已有研究表明，蛇紋石礦泥在有用礦物表面的黏附、罩蓋是影響銅鎳硫化礦浮選回收率及精礦中MgO含量的重要原因之一，而礦泥罩蓋形成的主要原因是靜電相吸作用〔2，10-12〕。銅鎳硫化礦的浮選一般在自然pH或弱堿性條件下進(jìn)行。有研究者測(cè)得鎳黃鐵礦的零電點(diǎn)PZC為3.9，蛇紋石的PZC為9.6;EdwardCR等人測(cè)得的蛇紋石PZC值更高，纖蛇紋石的PZC為11.8，利蛇紋石的PZC為11.3。因此，在通常浮選介質(zhì)pH為9左右時(shí)，鎳黃鐵礦表面帶較強(qiáng)的負(fù)電荷，蛇紋石表面帶較強(qiáng)的正電荷，由于靜電吸附作用，蛇紋石將會(huì)在鎳黃鐵礦表面形成礦泥黏附、罩蓋，抑制鎳黃鐵礦的浮選，同時(shí)可引起蛇紋石隨鎳黃鐵礦上浮，導(dǎo)致精礦中MgO含量的升高。所以，加入抑制劑消除、屏蔽蛇紋石表面的正電荷，可以有效阻止蛇紋石礦泥因靜電吸引黏附、罩蓋鎳硫化礦物而進(jìn)入浮選精礦，同時(shí)也有利于鎳黃鐵礦的浮選。六偏磷酸鈉是分子量高達(dá)12000～18000的無機(jī)聚合物，它對(duì)蛇紋石的抑制有兩種可能作用機(jī)理:其一是與Ca2+，Mg2+等離子生成可溶性的配合物，減弱蛇紋石表面的正電性;其二是六偏磷酸鈉在水溶液中生成Na4P6O182－，吸附于蛇紋石表面生成親水絡(luò)合物，改變蛇紋石表面電性及親水性，有利于蛇紋石的抑制、減少對(duì)硫化銅鎳礦物的黏附與罩蓋。隨著六偏磷酸鈉的用量增加，蛇紋石表面動(dòng)電位由正逐漸變負(fù)，鎳回收率上升;當(dāng)達(dá)到某一值時(shí)，鎳回收率又隨六偏磷酸鈉的用量增加而下降〔6，34〕。羧甲基纖維素(CMC)是纖維素醚類陰離子聚合物，帶有大量—OH和—COOH作側(cè)鏈。有研究認(rèn)為，CMC吸附于蛇紋石等易浮硅酸鹽礦物表面是靠靜電吸附作用:CMC在水中—COOH解離為—COO－，而使CMC帶負(fù)電;在pH為9左右時(shí)，蛇紋石表面帶正電，因而CMC可靜電吸附于蛇紋石表面;吸附于蛇紋石表面的CMC中—OH基可與水分子以氫鍵締合而在蛇紋石表面形成一層水化膜，使蛇紋石礦泥被抑制。另外，CMC也可能以—COO－基團(tuán)與蛇紋石表面的金屬離子發(fā)生化學(xué)吸附，從而將蛇紋石抑制。掃描電鏡研究表明，經(jīng)CMC處理后，鎳黃鐵礦的蛇紋石礦泥覆蓋密度減小，說明CMC對(duì)礦泥罩蓋、黏附現(xiàn)象具有較強(qiáng)的抑制作用〔33-36〕。水玻璃的抑制作用一般認(rèn)為是由HSiO3－和H2SiO3引起的，它們均能吸附在硅酸鹽脈石礦物表面，使其表面親水而受抑制;也有人認(rèn)為，水玻璃溶膠中除HSiO3－和H2SiO3外，膠態(tài)的SiO2也是起抑制作用的有效成分。水玻璃還可與Al2(SO4)3，Zn-SO4或CuSO4等金屬鹽共用，以提高抑制選擇性。但水玻璃對(duì)含氧化鎂脈石礦物的抑制能力比六偏磷酸鈉及CMC相對(duì)較弱〔33〕。熊文良等〔38〕使用改性淀粉作為MgO脈石礦物的抑制劑，將MgO的品位從原礦的21.77個(gè)百分點(diǎn)降到精礦的4.36個(gè)百分點(diǎn)。該改性淀粉是在堿性條件下，玉米淀粉與二硫化碳發(fā)生酯化反應(yīng)而形成的酯化淀粉。據(jù)報(bào)道〔34，39〕，組合抑制劑EP對(duì)蛇紋石具有較好的抑制作用:一方面由于—COOH和—OH基團(tuán)的抑制作用;另一方面由于EP與蛇紋石表面的金屬離子發(fā)生了絡(luò)合反應(yīng)。EP使蛇紋石表面電性從正變負(fù)(pH8～10)，并且使鎳黃鐵礦表面的電性變得更負(fù)，從而阻止由于靜電作用產(chǎn)生蛇紋石在鎳黃鐵礦表面的黏附與罩蓋。西北礦冶研究院開發(fā)了組合降鎂藥劑JCD，它由T－1140無機(jī)鹽、29#有機(jī)聚合物及0#中性油三種藥劑組合而成。工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，因藥劑性能不穩(wěn)定、礦石性質(zhì)波動(dòng)等原因引起精礦中MgO含量波動(dòng)較大〔3，40〕。此外，中南大學(xué)研究了改性抑制劑ACMC抑制MgO脈石礦物的效果。ACMC是在CMC的基團(tuán)上引入小分子物質(zhì)，加強(qiáng)了CMC對(duì)MgO脈石礦物的吸附和親水性。阿爾謝齊耶夫等人提取苔蘚中所含有的苔聚糖—(C6H10O3)2和異苔聚糖作抑制劑。彼得羅維奇研究了應(yīng)用多羥基胺作多金屬礦浮選的蛇紋石等脈石礦物的抑制劑，該多羥基胺含有一個(gè)胺基和3～7個(gè)羥基。南非選礦廠浮選處理硫化礦石廣泛使用古爾膠類抑制劑抑制具有天然或部分天然可浮性的片狀硅酸鹽脈石礦物。安德烈夫等人則提出了用聚亞酚鈉作該類脈石礦物的抑制劑〔41〕。以上抑制劑作為浮選調(diào)整劑抑制以蛇紋石為主的MgO脈石礦物〔32-37〕，試驗(yàn)室研究均可得到較好的浮選指標(biāo)，然而在工業(yè)生產(chǎn)中其降鎂效果均不夠理想。

礦物表面絡(luò)合清洗—選擇性抑制降低MgO脈石礦物的可浮性

由于成礦過程中銅、鎳金屬離子的浸染、交代，使MgO脈石礦物本身含有銅、鎳離子;另外由于磨礦、浮選過程中產(chǎn)生的銅、鎳離子及其水解產(chǎn)物使MgO脈石礦物表面被活化，從而對(duì)巰基類捕收劑具有一定的可浮性。因此，清洗MgO脈石礦物表面的銅、鎳離子，去除其對(duì)黃原酸鹽等硫化礦捕收劑的浮選活性，對(duì)抑制MgO脈石礦物的浮選非常關(guān)鍵。孫傳堯、張亞輝等〔13〕提出采用絡(luò)合劑檸檬酸、草酸、EDTA作為硫化鎳礦浮選的調(diào)整劑，清洗MgO脈石礦物表面的銅、鎳活性離子，抑制MgO脈石礦物的浮選活性，同時(shí)溶解硫化鎳礦物表面的氧化膜，改善硫化鎳礦物的浮選，以期達(dá)到鎳精礦品位與鎳回收率均提高、鎳精礦MgO含量下降(低于6.5%MgO)，選礦指標(biāo)全面提高的目的。小型試驗(yàn)結(jié)果顯示上述設(shè)想完全可行。事實(shí)上，對(duì)有用礦物和脈石礦物進(jìn)行表面清洗、還原其原本的浮選特性，是對(duì)所有浮選體系都行之有效的措施〔42-43〕。綜上所述，對(duì)于低品位硫化銅鎳礦浮選，MgO脈石礦物的抑制一直是個(gè)選礦技術(shù)難題，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)此進(jìn)行了廣泛的研究、探索，但至今未能在生產(chǎn)和技術(shù)上找到完善、可控的解決方法〔6-10〕。以往研究多側(cè)重于采用抑制劑屏蔽MgO脈石礦物表面正電性以減少其對(duì)銅鎳硫化礦物的黏附與罩蓋、同時(shí)增強(qiáng)MgO脈石礦物表面的親水性來抑制其上浮或浮選。筆者認(rèn)為利用絡(luò)合劑清洗、去除MgO脈石礦物表面的銅、鎳等活化離子，消除其對(duì)黃原酸鹽等硫化礦捕收劑的浮選活性，并且溶解銅鎳硫化礦物表面的氧化膜、改善銅鎳硫化礦物的浮選，擴(kuò)大硫化銅鎳礦物與MgO脈石礦物間的可浮性差異;同時(shí)添加選擇性強(qiáng)的MgO脈石礦物的抑制劑(其表面靜電作用自然也受到屏蔽)，從根本上去除MgO脈石礦物的上浮、浮選活性，即采用絡(luò)合劑－抑制劑組合的復(fù)合抑制劑，是銅鎳硫化礦浮選過程中抑制MgO脈石礦物的最根本、有效的方法。