利用原子力显微镜研究充填体对载金矿物浮选的影响

祁宗，阮仁满，贾炎，李丽



利用原子力显微镜研究充填体对载金矿物浮选的影响

祁宗，阮仁满，贾炎，李丽

(中国科学院过程工程研究所 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京，100190)

利用原子力显微镜、激光粒度仪和Zeta电位等测试手段，研究溶液条件下黄铁矿、水泥固体颗粒之间的异相凝聚现象，研究含水泥充填体干扰载金矿物浮选的机理。研究结果表明：当pH＞10时，水泥颗粒与黄铁矿表面电位相反；二者之间存在引力作用；水泥固体颗粒与黄铁矿之间存在异相凝聚。在浮选条件下，由于水泥固体颗粒与黄铁矿之间存在静电引力，导致二者之间发生团聚现象，影响黄铁矿浮选，导致浮选尾矿中金品位增加。调整剂六偏磷酸钠可以降低水泥颗粒表面电位，使得2种矿物的表面电位都为负值，消除二者之间的作用力，减少团聚现象的发生。六偏磷酸钠可以消除含水泥充填体对载金黄铁矿浮选的影响，并且当原矿中含水泥充填体混入比例增加时，金回收率仍然保持稳定。

原子力显微镜；探针修饰；含水泥充填体；载金矿物浮选；异相凝聚

受尾矿井下充填工艺的影响，部分含水泥填充体随原矿进入浮选流程，导致浮选尾矿品位升高、金精矿处理难度增加。填充体主要由浮选尾矿、水泥构成，其中浮选尾矿并不会对选矿指标产生明显影响，所以导致浮选尾矿中金损失率增加的主要原因是充填体中的水泥。有报道称硫酸铝[1]、硫酸铵[2]、草酸、硫酸[3]等药剂可以减弱水泥对铅−锌、镍黄铁矿等矿物浮选所造成的负面影响，研究表明这些药剂主要作用为降低矿浆pH，从而使得浮选指标得到改善。现有研究成果中缺少针对浮选过程中，有可能发生的水泥与目的矿物之间异相凝聚现象的研究。本文作者通过考察溶液条件下，水泥颗粒与黄铁矿之间相互作用关系，分析水泥影响目的矿物浮选的原因，通过调整剂消除水泥对浮选指标的影响，最后以实际矿石浮选试验加以验证。利用原子力显微镜考察溶液中样品之间作用 力[4−6]，通过空白探针的功能化改造[7−8]，获得溶液条件下水泥、黄铁矿之间的作用力曲线，分析矿浆中黄铁矿、水泥固体颗粒之间的异相凝聚现象。

1 实验

1.1 原料与试剂

矿石样品有：

1) 水泥固体颗粒样品。水泥按照质量比为1:1的比例加水搅拌，形成水泥浆，倒入托盘静置，形成厚度约为5 mm的水泥薄片。经过为期3 d的固化之后，再经过破碎、干磨、缩分以及筛分，得到不同粒级的水泥固体颗粒样品用于测试。

2) 黄铁矿样品。挑选具有完整结晶的黄铁矿大块颗粒，经过破碎、瓷球干磨、筛分，得到不同粒级的黄铁矿样品，化学分析表明，样品纯度大于95%。

在河北省某金矿采取具有代表性的矿体、充填体，分别经过破碎、筛分获得小于2 mm的样品，配置含有不同比例充填体的实际矿石样品，以备浮选试验使用。

试剂有：六偏磷酸钠(NaPO3)6，分析纯，相对分子质量为611.77；氢氧化钠NaOH，分析纯，相对分子质量为40；pH调整剂为稀HCl和NaOH溶液。戊基黄药、丁铵黑药和水玻璃均为工业品。

1.2 实验方法

1.2.1 矿物表面Zeta电位测试

将粒级小于10 μm的矿物颗粒，配置成固体浓度为0.01%的矿浆，采用为稀HCl和NaOH溶液调整矿浆pH，加入调整剂，利用磁力搅拌器上搅拌5 min，并测定矿浆pH。抽取部分矿浆样品，送入Malvern公司Zetasizer Nano Puls电位测定仪的样品池，进行不同pH条件、药剂条件下的矿物表面动电位测试。

1.2.2 作用力曲线测试(原子力显微镜测试)

利用原子力显微镜，采用空白探针对单个黄铁矿颗粒作力曲线的方法[9−10]，制备获得黏附有黄铁矿颗粒的探针，如图1和2所示。