赤铜矿浮选行为研究

刘小奇，罗云鹏，伍喜庆

（中南大学，资源加工与生物工程学院，矿物加工研究所，湖南 长沙 410083）

铜矿资源在我国经济、社会的发展以及在人民的平常生活中的作用十分重要。每损耗一百吨的钢就需要1.5吨的铜，在每生产一百万发子弹就需要用到14吨的铜矿资源。我国从开采、选别到加工成品的铜资源以达到250万吨，得到了很大的提升并且上升到全世界第二。而随着我国的经济水平的不断提高，对铜矿资源的需要也随之变大但铜矿资源的匮乏，导致铜的供应不求矛的一系列矛盾[5]。铜的价格起落变化较大，铜价格的稳定指数影响其它金属价格上下波动的趋势。随着易选别的硫化铜矿资源不断削减，人们就开始把目光转移到较难选的氧化铜矿资源的开采与利用。但其中具有工业价值的铜矿资源占的并不多,氧化铜矿仅占其中的10%左右。氧化铜矿资源在我国铜资源中的储量大约是总储量的25%。所以，合理开采利用氧化铜矿石已成为选矿行业的重要研究的方向。

赤铜矿是一种比较软却密度很大的红色氧化物矿物，由铜的硫化物经风化后而形成的，称之为次生矿物。化学式Cu2O，含铜量高达88.8%，属于等轴晶系。因为铜品位高，所以不管脉石矿物是什么，都能用浮选法进行处理。

本论文对赤铜矿的浮选行为进行了系统的研究,研究的内容有：对赤铜矿进行系统的浮选试验,研究捕收剂的种类、用量对赤铜矿可浮性的影响；研究了PH值对赤铜矿浮性能的影响；研究了活化剂种类、用量及其组合对赤铜矿可浮性的影响；研究了抑制剂种类、用量对赤铜矿可浮性的影响。

1 试样制备及试验材料

1.1 纯矿物的制备

试验所用纯矿物试样取自浙江省杭州为民地质标本厂。单矿物制备方法如下：将矿石进行破碎和筛分，挑选纯度较高的赤铜矿纯矿物；然后进行称量，接着取一定数量矿块用外包洁净白布的铁锤破碎值-3mm的块状颗粒，又用陶瓷球磨机磨至-200+400目（-0.074mm+0.037mm）粒级的矿物作为浮选试样，最后将制得的矿样装入广口瓶中备用。

表1 赤铜矿纯矿物的纯度分析结果（%）

1.2 试验药剂及设备

试验中用到的主要药剂列于表2中。

表2 试验药剂一览表

主要设备：破碎机（φ100×60），对轨机（φ200×75），制样粉碎机，陶瓷球磨机，单槽浮选机（XFDⅢ型(1.5升)），挂槽浮选机（XFG型），真空过滤机（DL-5C型），pH计（PHS-3C型），电子天平（ES-103HA(0.001g)）等。

2 矿物浮选试验

2.1 浮选流程

纯矿物试验采用以下试验流程如图1所示：

图1 试验流程

2.2 pH值对赤铜矿浮选的影响

捕收剂丁黄药浓度为500mg/L，2#油浓度为40mg/L，在不添加活化剂的情况下，采用NaOH来调节矿浆pH值，pH对赤铜矿浮选的影响如图2所示：

图2 pH对赤铜矿浮选的影响

从图中可以看出，在无活化剂的情况下，赤铜矿的整体浮选性都不是很好，因此使用较大的捕收剂浓度（500mg/L）来进行探讨，可以发现赤铜矿随着pH的增大，回收率也逐渐增加。在pH值达到9时，回收率也达到最大值，但是当pH＞10时，回收率又出现了回落。所以在无活化剂时，赤铜矿的适宜浮选pH范围为8.0～10.0,其最佳浮选pH为9.0。

烷基羟肟酸浓度为25mg/L，2#油浓度为40mg/L，采用NaOH作为pH调整剂调节pH，赤铜矿回收率和pH的关系如图3所示。

图3 pH对烷基羟肟酸的影响

结果如图3所示，烷基羟肟酸受pH影响较大。当pH为8时，回收率最高，然后随着pH的增加，赤铜矿的回收率不断下降，最后低至70%以下。

2.3 不同捕收剂及其用量对赤铜矿浮选的影响

2.3.1 丁黄药用量对赤铜矿浮选的影响

采用NaOH调节矿浆pH值为9，在无活化剂的条件下探讨不同浓度的丁基黄药对赤铜矿浮选的影响，如图4所示。

图4 丁黄药浓度对赤铜矿浮选的影响

由图4可以看出，赤铜矿的回收率随着捕收剂用量的增加而增加，并且在750mg/L的浓度以内增长较快，当丁黄药浓度为750mg/L时回收率最高，为79.23%。之后，随着浓度的增加，回收率急剧下降。

2.3.2 烷基羟肟酸浓度对赤铜矿浮选的影响

采用NaOH调节矿浆pH值为8，2#油浓度为40mg/L的条件下，探讨不同浓度的烷基羟肟酸对赤铜矿浮选的影响：

图5 烷基羟肟酸浓度对赤铜矿浮选的影响

如图5所示，随着烷基羟肟酸用量的增加，回收率不断升高。当烷基羟肟酸的浓度为37.5mg/l时，回收率达到了99.03%。

由图4和图5可知，相较于丁基黄药，烷基羟肟酸在赤铜矿的浮选中能取得更好的回收率。

2.4 不同活化剂及其组合对赤铜矿浮选的影响

2.4.1 硫化钠对赤铜矿浮选的影响

捕收剂丁黄药的浓度为125mg/L，2#油浓度为40mg/L，赤铜矿的回收率随活化剂Na2S的用量的变化如图6所示。

图6 Na2S浓度对赤铜矿浮选的影响

从图6中可以看出，Na2S对赤铜矿浮选的有显著的影响，当Na2S浓度在0～125mg/L时，赤铜矿的回收率随着Na2S浓度的升高而急剧上升。

但是当Na2S浓度超过125mg/L时，赤铜矿回收率不再增加，反而出现了回落。这说明，当Na2S的浓度控制在一定范围内时，可以对赤铜矿的浮选产生良好的活化作用，对回收率增加有很大的贡献，但是当Na2S浓度再增大时对赤铜矿的活化性能会减弱。

在不加硫化钠的情况下，赤铜矿的回收率只有64.8%，随着硫化钠浓度的增加，赤铜矿表面逐渐从亲水状态过渡到疏水状态，其回收率也不断增大，最高可达79.23%。表明硫化钠的预先硫化可能是在赤铜矿表面形成了一层硫化膜，有助于黄药的疏水附着和分离浮选。但当硫化钠浓度大于125mg/L时，硫化钠的过量添加对浮选赤铜矿的抑制效果很明显，可能是溶液中存在过量的HS-和S-和引起的。

2.4.2 硫酸铵对赤铜矿浮选的影响

为了考察硫酸铵在硫化浮选过程中的作用，在不添加硫化钠情况下，丁黄药浓度为125mg/L、2#油浓度为40mg/L，单独添加硫酸铵，改变其用量进行试验探索，试验结果如图7。

图7 硫酸铵对赤铜矿浮选的影响

从图7中可以看出，只添加硫酸铵活化赤铜矿再用用黄药浮选，赤铜矿的回收率很低，并且随用量的增大回收率无明显变化，说明硫化浮选时硫酸铵的加入起到消除过量硫离子带来的不利影响的作用，并从一定程度上改善了赤铜矿的回收率。

2.4.3 组合活化剂对赤铜矿浮选的影响

作为赤铜矿最常用的活化剂，Na2S被广泛用于各种含锌矿石的浮选中，并能收到很好的效果，硫化钠在赤铜矿表面可以生成一层硫离子薄膜，我们在硫化后的矿浆中，再加入（NH4)2SO4对赤铜矿矿进行活化。

Na2S浓度为125mg/L，硫化钠：硫酸铵=1：1，结果如图8所示。

图8 组合活化剂浓度对赤铜矿浮选的影响

如上图所示，硫化钠和硫酸铵的组合药剂对赤铜矿浮选结果有着非常显著的影响，随着组合药剂浓度的增加，赤铜矿的回收率迅速增加，组合药剂浓度超过500mg/L时，赤铜矿的回收率达到85%以上，当Cu2+浓度达到1250mg/L，赤铜矿回收率达到88%，此后回收率保持平稳趋势。因此可以得出结论，组合活化剂浮选赤铜矿的试验中，随着组合活化剂浓度的增加，赤铜矿的回收率不断升高。

2.5 抑制剂对赤铜矿浮选的影响

在浮选的过程中，为了使目的矿物与脉石矿物分离，抑制剂的选择和用量大小对浮选指标有着很大的影响，当选择不当或者用量不足的时候，会影响到精矿的品位，当用量过大的时候，有可能影响到目的矿物的回收率，还会增加药剂的成本的投入，在赤铜矿的浮选中，选择水玻璃、六偏磷酸钠这两种抑制剂考察对赤铜矿浮选分离的影响。

2.5.1 水玻璃对赤铜矿可浮性的影响

固定烷基羟肟酸浓度为25mg/L，2#油浓度为40mg/L。研究在烷基羟肟酸作用情况下，水玻璃作为抑制剂对赤铜矿浮选行为的影响。其结果如图9所示。

图9 水玻璃对赤铜矿浮选的影响

从图9可以看出，随着水玻璃浓度的增加，赤铜矿的回收率也随之下降，由此可知，水玻璃对赤铜矿有着良好的抑制作用。

水玻璃作为非硫化矿的抑制剂，其抑制作用是由于水化性很强的HSiO3-和硅酸胶粒直接吸附在矿粒表面，使矿粒表面亲水，由于HSiO3-与H2SO3和硅酸盐的表面发生吸附，故水玻璃对这些矿物的抑制作用很强。

2.5.2 六偏磷酸钠对赤铜矿可浮性的影响

固定烷基羟肟酸浓度为25mg/l，2#油浓度为40mg/L。研究在烷基羟肟酸作用情况下，六偏磷酸铵作为抑制剂其浓度对赤铜矿浮选行为的影响。其结果如图10所示。

图10 六偏磷酸钠对赤铜矿浮选的影响

从图10可以看出，随着六偏磷酸钠浓度的升高，赤铜矿的可浮性并没有明显的变化，说明六偏磷钠对赤铜矿的浮选没有多大抑制作用。

3 结论

（1）用黄药做捕收剂时，在无活化剂的条件下，赤铜矿的最佳浮选pH范围为8～10，当捕收剂浓度超过750mg/L，赤铜矿回收率随着捕收剂浓度的升高而下降，未活化时赤铜矿的可浮性较差。

（2）硫化钠能显著活化赤铜矿，当Na2S的浓度小于125mg/L时，赤铜矿浮选回收率随之增加而增加，当Na2S浓度大于125mg/L，赤铜矿回收率随之增加反而降低。最佳的Na2S浓度为125mg/L左右，硫化钠活化赤铜矿效果最好的pH范围为10～11。在酸性和强碱性条件下，赤铜矿回收率都很低。

（3）烷基羟肟酸在浮选赤铜矿时，赤铜矿的回收率随着烷基羟肟酸浓度的增加而升高，当烷基羟肟酸浓度为37.5mg/l时，回收率达到99%，最佳浮选pH为8，以后随着pH的升高，赤铜矿回收率不断下降。烷基羟肟酸的捕收效果远高于丁黄药。

（4）使用硫酸铵做活化剂单独浮选赤铜矿时，赤铜矿回收率无明显变化。硫酸铵和硫化钠的组合活化剂的捕收效果则相对于硫酸铵单独使用和硫化钠单独使用时都有很大的提升。

（5）水玻璃对这些矿物的抑制作用很强，而六偏磷酸钠对赤铜矿表面铜离子络合性较弱，对赤铜矿的浮选没有抑制作用。