某铜钼混合精矿分离铜抑制剂筛选

吴桂叶 徐连华 王金玲 张 杰 胡志强 刘龙利(1.北京矿冶研究总院，北京 100044；2.矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 100044；.铁岭选矿药剂有限公司，辽宁 铁岭 112002)

·矿物工程·

某铜钼混合精矿分离铜抑制剂筛选

吴桂叶1，2徐连华3王金玲1，2张 杰1，2胡志强1，2刘龙利1，2
(1.北京矿冶研究总院，北京 100044；2.矿物加工科学与技术国家重点实验室，北京 100044；3.铁岭选矿药剂有限公司，辽宁 铁岭 112002)

黄铜矿能否被有效抑制是铜钼分离的关键，而Na2S等传统抑制剂大都存在用量大、环境污染严重、损害职工健康等问题。为了获取低毒、低用量的高效抑制剂，对借助CAMD技术设计合成的3种新型有机抑制剂和3种常规抑制剂分别与黄铜矿的相互作用能进行了比较,并通过试验比较了实际的抑制效果,对最优抑制剂适宜的pH条件进行了确定。MS软件计算的与黄铜矿的相互作用能的强弱顺序为BK511>BK509>BK516>巯基乙酸钠>Na2S>NaHS，即BK511在铜钼分离时的抑铜效果最好；BK511在弱碱性环境下的抑铜浮钼效果理想；BK511总用量为7.4 kg/t情况下，采用2粗1精、钼精矿1再磨(-0.038 mm占78%)后5次精选、中矿顺序返回闭路流程处理某铜钼混合精矿，最终获得了钼品位为46.31%、回收率为89.94%、含铜1.04%的钼精矿和铜品位为22.69%、回收率为99.97%、含钼0.033%的铜精矿，BK511用量明显低于现场Na2S的用量，且环境污染程度大大减轻。

黄铜矿 辉钼矿 铜钼分离 抑制剂 CAMD技术

已探明的辉钼矿至少有30%是以伴生矿物的形式存在，主要赋存在斑岩型铜矿床中。对于此类铜钼共生矿石，国内外大多采用铜钼混浮再抑铜浮钼的工艺处理，最终获得钼精矿和铜精矿[1-2]。该工艺的关键是铜钼分离，而铜矿物抑制剂则是关键中的关键。

黄铜矿的抑制剂可分为无机抑制剂和有机抑制剂。常见的无机抑制剂主要有硫氢化钠、硫化钠、重铬酸盐、氰化钠、石灰、过氧化物、诺克斯试剂等[3]。这些药剂在使用过程中存在很多问题，如硫化钠和硫氢化钠用量大、药剂成本高，而且产生的S2-离子对人和环境危害大；氰化钠有剧毒；石灰用量大，且容易造成管道结垢，浮选泡沫发黏，不利于稀贵金属的综合回收。小分子有机抑制剂因具有种类多、用量少、环境友好等特点而成为近年铜钼分离研究的热点，其中巯基乙酸钠最为典型[4-6]。近年，计算机辅助分子设计(CAMD)技术的发展加速了高效浮选药剂研制的速度[7-9]。

山西某铜钼矿铜钼混合精矿分离以Na2S为铜矿物抑制剂、煤油为捕收剂、2号油为起泡剂，由于铜钼分离难度极大，现场Na2S总用量达到37.5 kg/t，获得的钼精矿钼品位为47.55%、含铜0.99%、钼回收率为82.57%。如此高的Na2S用量，在影响企业效益的同时，还严重危害现场工人的健康与环境安全。

针对现场的这些问题，课题组借助CAMD技术研发出了一种新型高效有机小分子抑制剂——BK511，并比较了其与BK509、BK516、巯基乙酸钠、Na2S、NaHS的抑制性能差异。

1 矿样与药剂

试样为山西某硫化铜钼矿的铜钼混合精矿，-0.074 mm含量为75%，主要化学成分分析见表1。

表1 试样主要化学成分分析结果
Table 1 Main chemical composition analysis of the ore %

成分CuMoPbZnFeK2ONa2OCaOMgO含量22.550.3300.010.0122.300.960.440.640.88成分Al2O3TiO2SPSiO2CAuAg含量3.590.2227.800.0316.770.181.629.66

注：Au、Ag的含量单位为g/t。

试验所用药剂主要有BK系列药剂BK511、BK516和BK509，巯基乙酸钠，Na2S，NaHS等。其中BK系列药剂为北京矿冶研究总院自主开发的、拥有知识产权的药剂，均为有机低毒液体药剂；巯基乙酸钠、NaHS、Na2S为工业品。

2 分子建模方法

本研究运用MS(Material Studio)-Dmol3模块对矿物表面和药剂分子结构进行量子化学计算优化；利用MS-Forcite模块进行分子动力学模拟和计算。根据文献确定辉钼矿{001}面、黄铜矿{101}面为抑制剂的吸附面[10]。

3 试验结果及讨论

3.1 抑制剂的能量分析法筛选

相互作用能是药剂与矿物相互作用强度的衡量指标[11]。相互作用能越小，表示药剂和矿物表面相互作用越强，吸附越容易发生。

针对铜钼分离高效、低毒、低成本抑制剂缺乏的问题，借助MS软件设计、合成了有机抑制剂BK509、BK511和BK516，由MS软件计算的几种抑制剂能量、黄铜矿能量、络合物能量以及黄铜矿与抑制剂的相互作用能(相互作用能=络合物能量-(药剂能量+矿物能量))见表2。

表2 抑制剂、黄铜矿及其相互作用能量
Table 2 Depressors，chalcopyrite and their interaction energy kJ/mol

药 剂药剂能量黄铜矿能量络合物能量相互作用能巯基乙酸钠43.57-11123.40-11462.80-382.97BK511-135.26-11123.40-11962.70-704.04BK516-8.45-11123.40-11799.50-667.65BK509-9.95-11123.40-11826.01-692.66Na2S0.20-11123.40-11273.60-150.40NaHS0.16-11123.40-11244.70-121.46

由表2可以看出，与黄铜矿相互作用能由强到弱的顺序为BK511>BK509>BK516>巯基乙酸钠>Na2S>NaHS，BK系列有机抑制剂与黄铜矿的相互作用能均显著大于无机抑制剂Na2S与NaHS，说明它们与黄铜矿的结合能力较强，很可能成为黄铜矿的高效抑制剂。

3.2 抑制效果对比试验

试验将浓缩脱药后的试样加入浮选机中，调至合适浓度后加入一定量的抑制剂、160 g/t的煤油、40 g/t的2号油，浮选试验结果见表3。

表3 抑制性能对比试验钼粗精矿指标Table 3 Molybdenum rough concentrate index in inhibition performance comparison experiments

由表3可以看出：①巯基乙酸钠对铜矿物选择性抑制效果较差，随着巯基乙酸钠用量的增加，钼粗精矿钼、铜回收率均明显降低。②在BK系列抑制剂中，BK509抑铜效果最好，但BK509和BK516对辉钼矿也有明显的抑制作用，而BK511不仅有优良的抑铜效果，而且在用量不超过10 kg/t的情况下对辉钼矿还有一定的活化作用，可以很好地实现铜钼分离。③无机抑制剂Na2S和NaHS只有在高用量情况下才能获得理想的抑铜效果。Na2S用量越大，钼粗精矿钼回收率越高、铜回收率越低，只有用量不低于20 kg/t时才有理想的铜钼分离效果；随着NaHS用量的增加，钼粗精矿钼回收率先降后升、铜回收率下降，只有用量不低于30 kg/t时才有较理想的铜钼分离效果。

综上所述，从用量并结合环保角度考虑，BK511是该试样铜钼分离的理想抑制剂，这一结论与MS软件计算结果吻合。

3.3 BK511适宜酸碱度试验

BK511适宜酸碱度试验的BK511用量为5 000 g/t，煤油为160 g/t、2号油为40 g/t，浮选试验结果见图1。

图1 BK511适宜酸碱度试验

由图1可以看出，随着矿浆pH值的增大，钼粗精矿钼回收率下降、铜回收率变化不大。因此，BK511适宜在弱碱性条件下抑铜浮钼。

3.4 闭路试验

在条件试验和开路试验基础上进行了闭路试验，试验流程见图2，试验结果见表4。

从表4可以看出，以BK511为铜钼混合精矿抑铜浮钼的抑制剂，采用图2所示的流程处理该试样，最终获得了钼品位为46.31%、回收率为89.94%、含铜1.04%的钼精矿和铜品位为22.69%、回收率为99.97%、含钼0.033%的铜精矿。

4 结 语

(1)借助CAMD技术设计合成了BK系列抑制剂3种，利用MS软件计算的几种药剂与黄铜矿的相互作用能的强弱顺序为BK511>BK509>BK516>巯基乙酸钠>Na2S>NaHS。因此，理论上BK511在矿物表面的作用最强，吸附最容易，铜钼分离时的抑铜效果最好。

图2 闭路试验流程

表4 闭路试验结果
Table 4 Closed circuit test results %

产 品产 率品 位MoCu回收率MoCu钼精矿0.6446.3101.0489.940.03铜精矿99.360.03322.6910.0699.97试 样100.000.33022.55100.00100.00

(2)BK系列有机抑制剂均能有效抑制黄铜矿，但BK509、516对辉钼矿也有抑制作用。因此，BK511在铜钼分离时可选择性抑制黄铜矿。

(3)BK511在弱碱性环境下的抑铜浮钼效果理想。

(4) 以BK511为铜钼混合精矿抑铜浮钼铜钼分离的抑制剂(总用量为7.4 kg/t)，采用2粗1精、钼精矿1再磨(-0.038 mm占78%)后5次精选、中矿顺序返回闭路流程处理该试样，最终获得了钼品位为46.31%、回收率为89.94%、含铜1.04%的钼精矿和铜品位为22.69%、回收率为99.97%、含钼0.033%的铜精矿，BK511用量明显低于现场Na2S的用量，且环境污染程度大大减轻。

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(责任编辑 罗主平)

Selection of a Copper Inhibitor for Separation of Copper-Molybdenum Mixed Concentrate

Wu Guiye1,2Xu Lianhua3Wang Jinling1,2Zhang Jie1,2Hu Zhiqiang1,2Liu Longli1,2
(1.BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beijing100044，China; 2.StateKeyLaboratoryofMineralProcessingScienceandTechnology，Beijing100044，China; 3.TielingFloatationReagentsCo.，Ltd.Tieling112002，China)

Whether Chalcopyrite can be effectively depressed or not is the key to realize the separation of copper-molybdenum，while Na2S and other traditional inhibitors mostly have problems of the large dosages，serious environmental pollution，damage to the health etc.In order to obtain high efficient inhibitors of less toxic and dosage，three kinds of new organic inhibitors are designed and synthesized with CAMD technology and compared with three conventional inhibitors in interaction with chalcopyrite for calculation of energy change respectively.Comparison tests for actual inhibitory effect are conducted，and the optimum pH value is determined when the inhibitor has best performance.The strength order of the interaction energy with chalcopyrite by MS software is BK511>BK509>BK516> sodium thioglycolate>Na2S>NaHS，which shows that BK511 has the best copper depression performance in copper-molybdenum separation.BK511 has better performance in alkaline environment for copper depression and molybdenum flotation.With BK511 total dosage of 7.4 kg/t，through the process of two roughing-one cleaning，regrinding(78% -0.038 mm) and five cleanings，middllings back to the flowsheet in turn，molybdenum concentrate with molybdenum grade and recovery of 46.31%，89.94%，and copper content of 1.04%，copper concentrate with copper grade of 22.69% and recovery of 99.97%，molybdenum content of 0.033% are obtained.Dosage of BK511 is obviously lower than that of Na2S，which greatly reduces the environmental pollution.

Chalcopyrite，Molybdenum，Copper and molybdenum separation，Inhibitor，CAMD technology

2014-10-26

国家高技术研究发展计划(863计划)项目(编号：2013AA064101)，院所专项(编号：2012 YS 04)。

吴桂叶(1982—)，女，工程师，博士。

TD923+.14

A

1001-1250(2015)-01-050-04